Édition de feuilles d'exercices

[structures/ex0060] Soit \(\mathscr{C}\) l’ensemble des fonctions continues de \([0,1]\) dans \(\mathbf{R}\).

1. Trouver dans quels cas \(F\) est-elle un homomorphisme de \((\mathscr{C},{+})\) dans \((\mathbf{R},{+})\), où \(F(f)\) est :

   1. \(f(1)\).

   2. \(|f(0)|\).

   3. \(\displaystyle{\int\limits_0^1f(x)\,dx}\).

   4. \(\displaystyle{ {\pi\over3}\int_0^1f(x)\mathop{\mathchoice{\hbox{cos}}{\hbox{cos}}{\mathrm{cos}}{\mathrm{cos}}}\nolimits{\pi x\over6}\,dx}\).

   5. \(\displaystyle{\int_0^1\mathop{\mathchoice{\hbox{cos}}{\hbox{cos}}{\mathrm{cos}}{\mathrm{cos}}}\nolimits{\pi f(x)\over6}\,dx}\).

   6. \(\displaystyle{\int_0^1f\left(\mathop{\mathchoice{\hbox{cos}}{\hbox{cos}}{\mathrm{cos}}{\mathrm{cos}}}\nolimits{\pi x\over6}\right)\,dx}\).

   7. \(\displaystyle{\int\limits_0^1\int\limits_0^1f(x)\,f(y)\,dy\,dx}\).

   8. \(\displaystyle{\int\limits_0^1\int\limits_0^1f(xy)\,dy\,dx}\).

   9. \(\displaystyle{2\int\limits_0^1\int\limits_0^xf(y)\,dy\,dx}\).

   10. \(\displaystyle{-f(0)+\int\limits_{-2}^0f(e^x)\,dx}\).

2. Pour chacun des \(7\) homomorphismes de la liste précédente, montrer que \(F(\mathbf{c})=c\) pour tout \(c\in\mathbf{R}\), où \(\mathbf{c}\) est la fonction constante égale à \(c\), et qu’il existe un unique réel \(m\) tel que \(F(I_J-\mathbf{m})=0\). En déduire qu’il n’y a pas deux homomorphismes de la liste qui aient le même noyau.

3. Montrer que, si \(F\) est un homomorphisme quelconque de \((\mathscr{C},{+})\) dans \((\mathbf{R},{+})\) tel que \(F(\mathbf{c})=c\) pour tout \(c\in\mathbf{R}\), alors \(\mathscr{C}\) est la somme directe du noyau de \(F\) et du sous-groupe des fonctions constantes. En déduire qu’il existe beaucoup de sous-groupes \(F\) de \(\mathscr{C}\) tels que \(\mathscr{C}\) soit la somme directe de \(F\) et du sous-groupe des fonctions constantes.

[concours/ex1330] ens paris MP 1998 Déterminer les morphismes injectifs de \((\mathbf{Z},{+})\) dans \((\mathop{\mathchoice{\hbox{GL}}{\hbox{GL}}{\mathrm{GL}}{\mathrm{GL}}}\nolimits_2(\mathbf{Z}),{\times})\).

[planches/ex9408] polytechnique MP 2023

1. Soit \(s:\mathbf{R}^*\to\mathbf{R}^*\), \(t\mapsto t^{-1}\). Déterminer le groupe engendré par \(s\).

2. On définit les applications \(s_1:(t,u)\in\mathbf{R}^*\times\mathbf{R}^*\mapsto(t^{-1},tu)\in\mathbf{R}^*\times\mathbf{R}^*\) et ??

   Montrer que le sous-groupe qu’elles engendrent est isomorphe à \(\mathfrak{S}_3\).

3. Retrouver le résultat de la question précédente en considérant le quotient \(A\) de \((\mathbf{R}^*)^3\) par la relation de colinéarité, la bijection \(f:A\rightarrow(\mathbf{R}^*)^2\) qui associe à la classe de \((x_1,x_2,x_3)\) le couple \((x_1/x_2,x_2/x_3)\), et enfin les permutations de \(A\) induites par \((x_1,x_2,x_3)\mapsto(x_2,x_1,x_3)\) et \((x_1,x_2,x_3)\mapsto(x_1,x_3,x_2)\).

4. Soit \(n\geqslant 3\). Déterminer le groupe engendré par les bijections \((s_i)_{1\leqslant i\leqslant n}\) de \((\mathbf{R}^*)^n\) définies par \(s_i(t_1,\ldots,t_n)=(t_1,\ldots,t_{i-2},t_{i-1}\times t_i,t_i^{-1},t_i\times t_{i+1},t_{i+2},\ldots,t_n)\) si \(1<i<n\), \(s_1(t_1,\ldots,t_n)=(t_1^{-1},t_1\times t_2,t_3,\ldots,t_n)\) et \(s_n(t_1,\ldots,t_n)=(t_1,\ldots,t_{n-2},t_{n-1}\times t_n,t_n^{-1})\).

   Indication : Considérer \(f:(\mathbf{R}^*)^{n+1}\to(\mathbf{R}^*)^n\) définie par \(f(t_1,\ldots,t_{n+1})=\displaystyle\left(\frac{t_2}{t_1},\ldots,\frac{t_{n+1}}{t_n}\right)\) et chercher des bijections simples \(s_i'\) de \((\mathbf{R}^*)^{n+1}\) telles que \(s_i\mathbin{\circ} f=f\mathbin{\circ} s_i'\).

[ev.algebre/ex1033] Soit \(F=\Bigl\{A\in\mathscr{M}_2(\mathbf{R})\mid\exists a\in\mathbf{R}^*\quad A=\left(\begin{array}{cc} a&0\\0&1\end{array}\right)\Bigr\}\).

1. Montrer que \((F,{\times})\) est un groupe commutatif.

2. Montrer que \(\varphi:\mathbf{R}^*\rightarrow F\), \(a\mapsto\left(\begin{array}{cc} a&0\\0&1\end{array}\right)\) est un isomorphisme de groupes.

[ensembles/ex0125] Quels sont les morphismes de \((\mathbf{Z},+)\) dans \((\mathbf{R}^*,\times)\) ?