Algèbre : le grand combat: Cours et exercices

Grégory Berhuy

Utilisée dans les 20 développements suivants :

Décomposition de Dunford (version non algorithmique)
Simplicité du groupe alterné An
Théorème de Gauss (polygones constructibles)
Algorithme de Berlekamp
Invariants de similitude (réduction de Frobenius)
Réduction de Jordan d'un endomorphisme nilpotent
Générateurs de O(E)
Théorème de Sylow (version opération de groupes)
Théorème de Wedderburn
Structure des groupes abéliens finis
Générateurs de GL_n(K) et de SL_n(K)
Le dénombrement des polynômes irréductibles unitaires sur un corps fini
Prolongement des caractères et classification des groupes abéliens finis
Générateurs de Gl_n(K) et Sl_n(K) et application à la connexité
Forme normale de Smith
Théorème de Dixon
Probabilité que deux éléments commutent dans groupe
Classification des groupes d'ordre p^2 et 2p
Exposant d'un groupe
Théorème de Gauss-Wantzel

Utilisée dans les 33 leçons suivantes :

120 (2025) Anneaux Z/nZ. Applications.
104 (2025) Groupes finis. Exemples et applications.
156 (2025) Endomorphismes trigonalisables. Endomorphismes nilpotents.
152 (2025) Endomorphismes diagonalisables en dimension finie.
105 (2025) Groupe des permutations d’un ensemble fini. Applications.
142 (2025) PGCD et PPCM, algorithmes de calcul. Applications.
151 (2025) Sous-espaces stables par un endomorphisme ou une famille d’endomorphismes d’un espace vectoriel de dimension finie. Applications.
155 (2025) Exponentielle de matrices. Applications.
103 (2025) Conjugaison dans un groupe. Exemples de sous-groupes distingués et de groupes quotients. Applications.
148 (2025) Dimension d’un espace vectoriel (on se limitera au cas de la dimension finie). Rang. Exemples et applications.
101 (2025) Groupe opérant sur un ensemble. Exemples et applications.
108 (2025) Exemples de parties génératrices d’un groupe. Applications.
122 (2025) Anneaux principaux. Exemples et applications.
123 (2025) Corps finis. Applications.
141 (2025) Polynômes irréductibles à une indéterminée. Corps de rupture. Exemples et applications.
144 (2025) Racines d’un polynôme. Fonctions symétriques élémentaires. Exemples et applications.
150 (2025) Polynômes d’endomorphisme en dimension finie. Réduction d’un endomorphisme en dimension finie. Applications.
153 (2025) Valeurs propres, vecteurs propres. Calculs exacts ou approchés d'éléments propres. Applications.
154 (2024) Exemples de décompositions de matrices. Applications.
158 (2025) Endomorphismes remarquables d’un espace vectoriel euclidien (de dimension finie).
121 (2025) Nombres premiers. Applications.
102 (2025) Groupe des nombres complexes de module 1. Racines de l’unité. Applications.
106 (2025) Groupe linéaire d’un espace vectoriel de dimension finie E, sous-groupes de GL(E). Applications.
125 (2025) Extensions de corps. Exemples et applications
127 (2025) Exemples de nombres remarquables. Exemples d’anneaux de nombres remarquables. Applications.
159 (2025) Formes linéaires et dualité en dimension finie. Exemples et applications.
161 (2025) Espaces vectoriels et espaces affines euclidiens : distances, isométries.
190 (2025) Méthodes combinatoires, problèmes de dénombrement.
191 (2025) Exemples d’utilisation de techniques d’algèbre en géométrie.
243 (2025) Séries entières, propriétés de la somme. Exemples et applications.
262 (2025) Convergences d’une suite de variables aléatoires. Théorèmes limite. Exemples et applications.
264 (2025) Variables aléatoires discrètes. Exemples et applications.
149 (2025) Déterminant. Exemples et applications.

Utilisée dans les 26 versions de développements suivants :

  • Développement :
  • Remarque :
    D'après moi pour les leçons : 106, 108, 160 et 161.

    Attention démontrer les générateurs de O(E) et de SO(E) est assez long. Pour être passé dessus en développement blanc : ne pas oublier le cas où u = id.
    Le dessin (à faire au fur et à mesure) rend d'après moi la démonstration limpide.
    Sans celui-ci, elle est indigeste.

    NB : tous mes développements sont généralement très détaillés car j'ai besoin de bien comprendre toutes les étapes. En l'état ils sont donc généralement trop longs pour tenir en 15 mins, et les parties "faciles" ne sont donc pas à mentionner ou juste à l'oral.
    J'écris assez mal également, toutes mes excuses.
  • Référence :
  • Fichier :
  • Développement :
  • Remarque :
    D'après moi pour les leçons : 151 et 157.

    Attention aux notation du livre de G. Berhuy, ce qu'il appelle une cellule de Jordan est généralement appelé bloc de Jordan (il fait une distinction entre les deux).

    NB : tous mes développements sont généralement très détaillés car j'ai besoin de bien comprendre toutes les étapes. En l'état ils sont donc généralement trop longs pour tenir en 15 mins, et les parties "faciles" ne sont donc pas à mentionner ou juste à l'oral.
    J'écris assez mal également, toutes mes excuses.
  • Référence :
  • Fichier :
  • Développement :
  • Remarque :
    D'après moi pour les leçons : 101 et 104.

    Je ne démontre que 3 des 4 théorèmes de Sylow (celui avec l'argument de Frattini étant nettement plus difficile), donc le développement se retrouve être un peu court.
    Rajouter la démonstration du théorème Cayley résout le problème.

    NB : tous mes développements sont généralement très détaillés car j'ai besoin de bien comprendre toutes les étapes. En l'état ils sont donc généralement trop longs pour tenir en 15 mins, et les parties "faciles" ne sont donc pas à mentionner ou juste à l'oral.
    J'écris assez mal également, toutes mes excuses.
  • Référence :
  • Fichier :
  • Développement :
  • Remarque :
    D'après moi pour les leçons : 102, 104, 107, 120 et très éventuellement 142 (pour la partie unicité).

    C'est vraiment bien fait dans le livre de G. Berhuy (que je trouve remarquable à titre personnel), donc si vous cherchez une bonne source n'hésitez pas à y jeter un coup d'oeil.

    Il est indispensable de savoir montrer que dans un groupe abélien fini, il existe un élément d'ordre l'exposant du groupe...

    NB : tous mes développements sont généralement très détaillés car j'ai besoin de bien comprendre toutes les étapes. En l'état ils sont donc généralement trop longs pour tenir en 15 mins, et les parties "faciles" ne sont donc pas à mentionner ou juste à l'oral.
    J'écris assez mal également, toutes mes excuses.
  • Référence :
  • Fichier :
  • Développement :
  • Remarque :
    Ce théorème n'a pas l'air d'utiliser d'outils sophistiqués mais il n'en est rien ! En effet, on utilise au tout début du développement qu'un nombre a est constructible si, et seulement si, le degré de l'extension L/Q avec L le corps de décomposition de a sur Q est une puissance de 2. Ce résultat est très puissant mais est assez difficile à démontrer : il faut utiliser le fait que l’extension est galoisienne pour en déduire que le groupe de Galois est un 2-groupe pour en déduire qu’il est résoluble (les p-groupes le sont de manière générale) puis conclure avec la correspondance de Galois. Pour la réciproque, il faut utiliser la clôture galoisienne pour montrer que l’extension C/Q est normale (avec C le corps des nombres constructibles à la règle non graduée et au compas) pour conclure grâce au théorème de l’élément primitif.

    N'hésitez pas à me contacter si vous constatez ce qui semble être une erreur (typographie, mathématique, etc).
  • Référence :
  • Fichier :
  • Développement :
  • Remarque :
    Gros document sur la réduction de Frobenius. En plus de la preuve du théorème, il y a des résultats sur le calcul pratique des invariants de similitudes mais aussi des applications de cette réduction pour l'étude du commutant et bicommutant.
    Lien pour le document:
    Voici une preuve du théorème des disques de Gershgorin topologiques. Elle utilise un résultat sur la continuité des racines d'un polynôme qui est aussi démontré sur le document. Pour que la preuve tienne en 15min pour en faire un développement il faut faire des choix sur ce qu'on démontre ou non.
    Voici le lien pour le document:
    https://perso.eleves.ens-rennes.fr/people/thomas.courant/Agr%C3%A9gation.html
  • Références :
  • Fichier :

Utilisée dans les 88 versions de leçons suivantes :