Algèbre abstraite

Loi binaire

Soit \(A\) un ensemble, une loi binaire sur \(A\) est une fonction \(A×A→A\). Les lois binaires sont souvent écrites avec une notation infixe : si \(*\) est le symbole de la loi, on écrira \(a*b\) plutôt que \(*(a,b)\).

On dit qu’une loi \(*:Α×A→A\) est

Exemples

Groupes

Un groupe est un ensemble \(G\) muni d’une loi binaire \(*\) tels que :

Si en plus \(*\) est commutative, le groupe \(G\) est dit commutatif, ou abélien.

Notation

Souvent on se dispense de noter le symbole de la loi, on écrit alors \(ab\) pour \(a*b\). Dans ce cas on dit que la loi de groupe est notée multiplicativement. On peut parfois noter \(a·b\) lorsque la lecture serait ambiguë.

Pour une loi multiplicative, on note \(a^{-1}\), ou parfois \(1/a\), l’inverse de \(a\) ; on note \(a^n\) l’élément

\[a^n = \underbrace{aa\cdots a}_{n\text{ fois}}.\]

Lorsque la loi de groupe est notée \(+\), on dit qu’elle notée additivement. L’usage veut qu’on utilise la notation additive uniquement pour les lois coummutatives. On note alors \(-a\) l’inverse de \(a\) (et on l’appelle parfois opposé) ; on note \(na\), ou \(n·a\), ou encore \([n]a\) l’élément

\[na = \underbrace{a+a+\cdots +a}_{n\text{ fois}}.\]

Exemples

Anneaux, corps

Un anneau est un ensemble \(A\) muni de deux lois binaires, notées \(+\) et \(·\), telles que :

Un anneau tel que \(·\) est commutative est dit un anneau commutatif.

Un corps est un anneau commutatif dont tous les éléments, à l’exception de 0, ont un inverse multiplicatif.

Exemples

Anneaux d’entiers modulaires

Pour un entier \(n\), l’ensemble \(\{\bar{0}, \bar{1}, \bar{2}, \dots, \overline{n-1}\}\) est noté \(\mathbb{Z}/ n\mathbb{Z}\). Par la suite, pour ne pas alourdir la notation, on désignera chaque classe d’équivalence \(\bar{a}\) par un de ses représentants. Par défaut, on choisit le représentant canonique (l’unique représentant compris entre 0 et \(n-1\) et ayant comme reste \(a\)), et on écrira alors cet ensemble comme \(\mathbb{Z}/ n\mathbb{Z} = \{0, 1, 2, \dots, n-1\}.\)

On va munir cet ensemble de deux opérations, l’addition \(+\) et la multiplication \(\times\):

On peut vérifier que \(ℤ/nℤ\) a une structure d’anneau et que cet anneau est commutatif. Il est un corps si et seulement si \(n\) est premier.

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