Ebook: Cours d’algèbre

Cette collection regroupe des ouvrages variés dont le but est de compléter la formation scientifique des candidats aux concours d’Agrégation et de CAPES de Mathématiques, et éventuellement de leur donner une préparation spécifique à une épreuve ou un type d’épreuve.

Ce volume est directement issu du Cours d’Algèbre paru sous forme photocopiée aux presses de l’École Normale Supérieure de Jeunes Filles et connu des candidats à l’agrégation de mathématiques comme « le Perrin ». Il a permis à de très nombreux agrégatifs de compléter leur formation en algèbre, et d’arriver au concours avec des idées claires. Il s’adresse donc avant tout aux candidats à l’agrégation, mais peut être abordé avec profit dès le début du deuxième cycle de l’enseignement supérieur. Il devrait faire partie de la bibliothèque de base de tout enseignant de mathématiques.


Professeur à l’lUFM de Versailles et à l’Université de Paris-Sud (Orsay), Daniel Perrin s’est occupé pendant quinze ans de la préparation des normaliennes et normaliens a l’agrégation de mathématiques, d’abord à l’École Normale Supérieure de jeunes Filles, puis à l’École Normale Supérieure.


===== Table des matières

Introduction
Table des matières
Notations


I. Généralités sur les groupes, groupes finis, groupe symétrique

    0. Rappels
    1. Générateurs d’un groupe
    2. Sous-groupes distingués
    3. Centre et commutateurs
    4. Opération d’un groupe sur un ensemble
    5. Les théorèmes de Sylow
    6. Produits directs et semi-directs
    7. Automorphismes de ℤ/nℤ
    8. Structures des groupes symétrique S_n et alterné A_n

    Exercices sur le chapitre I


II. Anneaux, propriétés arithmétiques

    0. Rappels
    1. Quelques remarques sur les idéaux
    2. Anneaux noethériens
    3. Propriétés arithmétiques
        a) Éléments inversibles
        b) Divisibilité
        c) Anneaux factoriels
        d) ppcm et pgcd
        e) Le théorème de Bézout
        f) Anneaux euclidiens
    4. Stabilité des notions étudiées ; théorème de Gauss
        a) Passage à l’anneau des polynômes
        b) Passage au quotient
        c) Sous-anneaux
    5. Un exemple d’anneau principal non euclidien
        a) Comment reconnaître qu’un anneau n’est pas euclidien
        b) Application, l’anneau A = ℤ[(1 + i√19) / 2] = ℤ[α] n’est pas euclidien
        c) L’anneau A = ℤ[α] est principal
    6. L’anneau ℤ[i] et le théorème des deux carrés
        a) Introduction
        b) Étude de l’anneau ℤ[i]

    Exercices sur le chapitre II


III. Corps, théorie élémentaire

    1. Les techniques vectorielles
        a) Degré d’une extension, éléments algébriques
        b) Application : constructions à la règle et au compas
        c) Corps de rupture, corps de décomposition
    2. Les corps finis
        a) Caractéristique et cardinal
        b) Existence et unicité des corps finis
        c) Étude du groupe multiplicatif F_q^*
        d) Les carrés de F_q
    3. Irréductibilité des polynômes de k[X]
    4. Cyclotomie
        a) Racines de l’unité, racines primitives
        b) Étude de Φ_n,k
        c) Application : le théorème de Wedderburn
        d) L’irréductibilité de Φ_n sur ℤ
        e) Comportement de Φ_n sur F_p

    Exercices sur le chapitre III


IV. Le groupe linéaire

    1. Déterminant et groupe SL(E)
    2. Générateurs et centres de GL(E) et SL(E)
        a) Les dilatations
        b) Les transvections
        c) Application, calcul des centres
        d) Générateurs de SL(E) et GL(E)
        e) Conjugaison
    3. Commutateurs
    4. La simplicité de PSL(n, k)
    5. Le cas des corps finis

    Exercices sur le chapitre IV


V. Formes sesquilinéaires, généralités

    1. Définitions
    2. Formes réflexives
    3. Sous-espaces orthogonaux et isotropes
    4. Groupes unitaire, orthogonal, symplectique
    5. Les similitudes
    6. Bases orthogonales ; classification des formes sesquilinéaires
    7. Caractérisation des similitudes

    Exercices sur le chapitre V


VI. Le groupe orthogonal euclidien

    1. Notations et rappels
    2. Générateurs et centres de O(q) et O⁺(q)
    3. Conjugaison et commutateurs
    4. La dimension 2 et les angles
    5. Structure des éléments de O(q)
    6. La simplicité du groupe O⁺(3, ℝ)
    7. La simplicité de PO⁺(n, ℝ) pour n ⩾ 5
    8. Les automorphismes de O⁺(3, ℝ)

    Exercices sur le chapitre VI


VII. Quaternions

    1. Définition du corps ℍ
        a) Définition
        b) Conjugué, norme, inverse
    2. Opération de ℍ sur ℝ³
        a) Quaternions et groupe orthogonal
        b) Application : calcul des automorphismes de ℍ
    3. La structure de O⁺(4, ℝ)
    4. Quelques compléments sur ℍ
        a) Relation avec SU(2, ℂ)
        b) Le théorème de Frobenius
        c) Les octaves de Cayley
        d) Les algèbres de Clifford
        e) Un peu de topologie
    5. Les quaternions généralisés

    Exercices sur le chapitre VII


VIII. Le groupe orthogonal, cas général

    1. Introduction
    2. Plans hyperboliques
    3. Espaces hyperboliques
    4. Le théorème de Witt
        a) Le théorème de Witt, énoncé et démonstration
        b) Le théorème de Witt : les corollaires classiques
    5. Générateurs et centres de O(q) et O⁺(q)
        a) Les centres de O(q) et O⁺(q)
        b) Générateurs des groupes O(q) et O⁺(q)
    6. La dimension 2
        a) Les éléments de O(q)
        b) Détermination du groupe O⁺(q) : le cas hyperbolique
        c) Détermination du groupe O⁺(q) : le cas anisotrope
    7. Le théorème de Cartan-Dieudonné
    8. Le groupe des commutateurs
    9. Compléments

    Exercices sur le chapitre VIII


Bibliographie
Index terminologique