Mathématiques pour l'agrégation
Algèbre et géométrie
2e édition
Deboeck Supérieur
Avant-propos
XI
1 Quelques rappels sur les groupes1
1.1 Sous-groupes distingués. Groupes quotients1
1.2 Ordre d'un élément dans un groupe6
1.3 Sous-groupe engendré par une partie10
1.4 Groupes monogènes, groupes cycliques13
1.5 Sous-groupes d'un groupe cyclique16
1.6 Actions de groupes19
1.7 Le théorème de Cauchy23
1.8 Sous-groupes multiplicatifs d'un corps commutatif24
1.9 Théorème de structure des groupes abéliens finis26
1.10 Exercices29
2 Groupe des permutations d'un ensemble fini37
2.1 Permutations, cycles et transpositions37
2.2 Les groupes symétriques Sn39
2.3 Support et orbites d'une permutation40
2.4 Décomposition d'une permutation en produit de cycles42
2.5 Systèmes de générateurs de S (E)44
2.6 Signature d'une permutation45
2.7 Le groupe alterné49
2.8 Quelques exemples d'utilisation du groupe symétrique51
2.9 Exercices56
3 Groupes et géométrie73
3.1 Espace affine associé à un espace vectoriel73
3.2 Le groupe affine GA (Ɛ) en dimension finie76
3.3 Orientation d'un espace affine réel80
3.4 Isométries affines conservant une partie81
3.5 Sous groupes finis de Is+ (Ɛ) en dimensions 2 et 389
3.6 Exercices93
4 Nombres complexes et géométrie97
4.1 Le plan affine euclidien et le plan d'Argand-Cauchy97
4.2 Module et arguments d'un nombre complexe99
4.3 Le triangle dans le plan complexe105
4.4 Droites et cercles dans le plan complexe119
4.5 inversions125
4.6 Exercices128
5 Le groupe linéaire139
5.1 Premières propriétés139
5.2 Sous-groupes de GL (E) en dimension finie141
5.3 Transvections et dilatations145
5.4 Générateurs de SL (E) et GL (E) en dimension finie152
5.5 Groupes dérivés de GL (E) et de SL (E)154
5.6 Cas des corps finis155
5.7 Topologie de GL (E) pour K = R ou I = C159
5.8 Exercices165
6 Actions de groupes sur des espaces de matrices183
6.1 Action de GLn (K) sur Mn,m (K) par translation183
6.2 Action de GLn (K) x GLm (K) sur Mn,m (K) par équivalence194
6.3 Action de GLn (K) sur Mn (K) par conjugaison199
6.4 Action de GLn (K) sur Sn (K.) par congruence206
6.5 Exercices208
7 Idéaux d'un anneau commutatif unitaire213
7.1 Rappels de quelques notions de base sur les anneaux213
7.2 Généralités sur les idéaux de A215
7.3 Idéaux de ? (E)217
7.4 Congruences, anneaux quotients221
7.5 Idéal premier, idéal maximal223
7.6 Anneaux factoriels224
7.7 Exercices227
8 Anneaux principaux237
8.1 Définitions et exemples237
8.2 Anneaux à pgcd242
8.3 Le théorème chinois249
8.4 Idéal annulateur et polynôme minimal251
8.5 Exercices254
9 Anneaux euclidiens261
9.1 Définitions et premières propriétés261
9.2 pgcd dans un anneau euclidien264
9.3 Éléments premiers entre eux dans un anneau euclidien265
9.4 Exemples d'anneaux euclidiens265
9.5 Un exemple d'anneau principal non euclidien272
9.6 Anneaux euclidiens pour lesquels il y a unicité de la division274
9.7 Exercices277
10 Les anneaux Z/nZ279
10.1 Congruences dans Z. anneaux Z/nZ279
10.2 Le groupe multiplicatif ( Z/nZ )x et la fonction indicatrice d'Euler282
10.3 Le théorème chinois285
10.4 Systèmes d'équations diophantiennes289
10.5 (Z/pαz°) est cyclique pour p≥ 3 premier292
10.6 Exercices294
11 Nombres premiers303
11.1 L'ensemble P des nombres premiers303
11.2 Décomposition en produit de facteurs premiers305
11.3 Répartition des nombres premiers, inégalités de Tchebychev308
11.4 Théorèmes de Legendre et de Bertrand319
11.5 Quelques tests de primalité325
11.6 Nombres de Carmichaël329
11.7 La fonction de Möbius331
11.8 Un théorème de Cesàro334
11.9 Exercices337
12 Polynômes à une indéterminée353
12.1 L'algèbre K [N]. Degré, valuation, opérations sur les polynômes353
12.2 Polynômes étagés ou échelonnés en degrés ou en valuation356
12.3 Polynômes à coefficients dans un anneau commutatif unitaire358
12.4 Division euclidienne des polynômes.359
12.5 Fonctions polynomiales361
12.6 Dérivation des polynômes. Formule de Taylor364
12.7 Relations entre les racines et les coefficients d'un polynôme scindé367
12.8 Polynômes irréductibles370
12.9 Idéaux de K [X]. Anneaux quotients K[X]/(P)372
12.10 Polynômes d'interpolation de Lagrange377
12.11 Polynômes à coefficients réels ou complexes378
12.12 Idéaux et pgcd dans K [X]393
12.13 Polynômes premiers entre eux396
12.14 Applications399
12.15 Exercices405
13 Corps finis415
13.1 Caractéristique d'un anneau unitaire intègre415
13.2 Résultats préliminaires sur les corps416
13.3 Un théorème de Wedderburn419
13.4 Construction de corps finis421
13.5 Carrés dans un corps fini426
13.6 Le symbole de Legendre428
13.7 La loi de réciprocité quadratique431
13.8 Exercices434
14 Formes linéaires, dualité441
14.1 L'espace dual E*441
14.2 Hyperplans445
14.3 Orthogonalité446
14.4 Sous-espaces d'un espace vectoriel de dimension finie451
14.5 Transposition451
14.6 Exercices454
15 Formes quadratiques en dimension finie461
15.1 Formes bilinéaires et formes quadratiques461
15.2 Orthogonalité, noyau et rang465
15.3 Théorème de réduction de Gauss469
15.4 Signature d'une forme quadratique réelle475
15.5 Formes quadratiques sur un espace euclidien479
15.6 Formes quadratiques sur un corps fini480
15.7 Exercices483
16 Coniques dans un plan affine euclidien493
16.1 Définition algébrique des coniques493
16.2 Quadriques dans un espace affine euclidien503
16.3 Définition par directrice, foyer et excentricité des coniques505
16.4 Définition bifocale des coniques à centre514
16.5 Définition par foyers et cercle directeur des coniques à centre519
16.6 Lieu orthoptique d'une conique524
16.7 Cocyclicité de 4 points sur une conique530
16.8 Exercices534
17 Déterminants545
17.1 Formes multilinéaires alternées545
17.2 Déterminants547
17.3 Méthodes de calcul d'un déterminant551
17.4 Exemples d'utilisation du déterminant555
17.5 Exercices572
18 Résultant et discriminant581
18.1 Définition et propriétés du résultant581
18.2 Quelques propriétés topologiques du résultant590
18.3 L'anneau des entiers algébriques591
18.4 Intersection de 2 courbes algébriques planes594
18.5 Exercices597
19 Polynômes d'endomorpismes en dimension finie603
19.1 L'algèbre commutative K [u]603
19.2 Polynômes annulateurs, polynôme minimal604
19.3 Le théorème de Cayley-Hamilton606
19.4 Le théorème de décomposition des noyaux608
19.5 La décomposition de Dunford611
19.6 Un algorithme pour obtenir la décomposition de Dunford616
19.7 Endomorphismes semi-simples620
19.8 Quelques applications624
19.9 Exercices635
20 Valeurs propos643
20.1 Valeurs et vecteurs propres643
20.2 Valeurs propres des endomorphismes nilpotents648
20.3 Localisation des valeurs propres d'une matrice complexe650
20.4 Rayon spectral des matrices complexes654
20.5 Calcul approché des valeurs propres660
20.6 Polynômes orthogonaux660
20.7 Exercices665
21 Réduction des endomorphismes675
21.1 Endomorphismes trigonalisables675
21.2 Trigonalisation simultanée678
21.3 Réduction des endomorphismes nilpotents679
21.4 Réduction de Jordan681
21.5 Endomorphismes diagonalisables682
21.6 Diagonalisation simultanée684
21.7 Topologie de l'ensemble des matrices diagonalisables de Mn(C)685
21.8 Diverses factorisation de matrices687
21.9 Réduction de Frobenius693
21.10 Exercices702
22 Endomorphismes remarquables d'un espace euclidien713
22.1 Espaces vectoriels euclidiens713
22.2 Adjoint d'un endomorphismes718
22.3 Le groupe orthogonal720
22.4 Réduction des endomorphismes orthogonaux725
22.5 Symétries orthogonales dans les espaces euclidiens730
22.6 Endomorphismes symétriques732
22.7 Réduction des endomorphismes symétriques733
22.8 Endomorphismes symétriques positifs ou définis positifs735
22.9 Quelques applications du théorème spectral738
22.10 Endomorphismes normaux743
22.11 Exercices747
23 Exponentielle de matrices759
23.1 Séries matricielles759
23.2 L'exponentielle matricielle. Propriétés761
23.3 Utilisation de la décomposition de Dunford765
23.4 Surjectivité et injectivité de l'exponentielle matricielle766
23.5 Exercices772
Bibliographie781
Index783