Theorie des groupes
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Theorie des groupes



  1. #1
    invite246132fb

    Theorie des groupes


    ------

    Bonsoir...alors voila jai un exo que j ai pas réussi a faire en theorie des groupes ...je dois montrer que SO(3) est un groupe simple je ne vois pas comment je pourrais procédé si qlq peut me guidé ou m envoyé un pdf qui m aiderait ca serait gentil.. merci

    -----

  2. #2
    invite6997af78

    Re : Theorie des groupes

    Salut,

    alors de mémoire (car c'est vraiment pas simple de montrer ca !) y'a une histoire de topologie (avec des connexes, je crois...) où il faut supposer que SO_3(R) N'est PAS simple et montrer que le groupe distingué est en fait trivial.
    Faute de meiux, tente de partir avec ça, je vais rechercher mon TD demain !

    @+

  3. #3
    invite246132fb

    Re : Theorie des groupes

    Citation Envoyé par L-etudiant Voir le message
    Salut,

    alors de mémoire (car c'est vraiment pas simple de montrer ca !) y'a une histoire de topologie (avec des connexes, je crois...) où il faut supposer que SO_3(R) N'est PAS simple et montrer que le groupe distingué est en fait trivial.
    Faute de meiux, tente de partir avec ça, je vais rechercher mon TD demain !
    @+
    Ca serait vraiment supeer gentil de ta part si tu pouvais chercher ton TD pck je galére vraiment

  4. #4
    Seirios

    Re : Theorie des groupes

    Bonsoir,

    Il serait bon que tu précises ce que tu sais déjà sur le groupe en question, parce qu'il existe plusieurs preuves de sa simplicité. Par exemple, une preuve possible utiliser le fait que est connexe et qu'il est engendré par les retournements.
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    acx01b

    Re : Theorie des groupes

    salut, je n'y connais pas grand chose mais

    si je suppose qu'on sait que :

    ssi sont rotations de même axe c'est à dire qu'il existe x tel que

    si h,g ne commutent pas alors h^x et g ne commutent pas sauf si , et donc
    sauf si ou

    on prend h un élément du sous-groupe, qui est une rotation d'angle autour d'un certain axe



    on prend g rotation d'angle , qui ne commute pas avec h, et on considère pour l'ensemble des


    pour un certain x, on cherche s'il existe y tel que
    ça implique que ce qui est faux puisque

    donc déjà on a que les sont tous différents

    ensuite on teste si il existe y tel que



    ça impliquerait que


    en fait on arrive à qu'il n'existe pas p,q premiers entre eux tel que :


    ça permet de dire (je crois) que les sont des rotations autour d'axes tous différents, et donc que
    si tous les sont dans H alors H=SO(3)
    Dernière modification par acx01b ; 30/12/2013 à 22h37.

  7. #6
    Seirios

    Re : Theorie des groupes

    Qu'est-ce que tu notes ? Je pensais qu'il s'agissait d'une notation pour , mais tu écris alors je ne sais pas trop...
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  8. #7
    invite6997af78

    Re : Theorie des groupes

    Salut,

    en fait, je viens de me rendre compte que si c'est compliqué c'est par parce que j'ai eu l'impression que le prof lui-meme comprenait pas trop ce qu'il faisait...

    Bref, voici "le plan d'attaque" :

    1. Montrer que si est la composante connexe de dans , sous-groupe distingué de , alors est distingué dans .

    2. Montrer que si est connexe par arcs alors .
    (Indication : on pourra considérer et , rotation d'angle . Et, on rappelle que est engendré par les retournements... )

    [C'est ici, que cela me parait curieux, on avait l'impression qu'il recopiait un corrigé sans comprendre...]

    3. Montrer que est simple.

    Voila, bon travail ! Et passe une bonne fête !

  9. #8
    acx01b

    Re : Theorie des groupes

    ben une rotation d'angle alpha au carré c'est la rotation d'angle 2 alpha,
    si g c'est la rotation d'angle alpha autour de l'axe u :
    alors g^b c'est la rotation d'angle b alpha autour de l'axe u

    mais encore une fois c'était juste pour essayer je n'y connais rien en théorie des groupes, et quand je vois l'article de wikipedia anglais sur SO(3) je me rends compte que SO(3) n'est pas le groupe le plus simple au monde,

    j'ai bien aimé la sphère où on identifie les points opposés de la surface, et l'histoire du groupe fondamental

    tu as l'air de dire seirios (et l'etudiant) qu'il existe des arguments tordus/compliqués de ce genre pour dire que SO(3) est simple ?

    d'ailleurs je me rends compte qu'il y a quelques autres cas dégénérés : g h commutent si ce sont des rotations d'angle pi autour d'axes perpentidulaires
    Dernière modification par acx01b ; 31/12/2013 à 12h26.

  10. #9
    Seirios

    Re : Theorie des groupes

    Citation Envoyé par acx01b Voir le message
    mais encore une fois c'était juste pour essayer je n'y connais rien en théorie des groupes, et quand je vois l'article de wikipedia anglais sur SO(3) je me rends compte que SO(3) n'est pas le groupe le plus simple au monde,

    j'ai bien aimé la sphère où on identifie les points opposés de la surface, et l'histoire du groupe fondamental

    tu as l'air de dire seirios (et l'etudiant) qu'il existe des arguments tordus/compliqués de ce genre pour dire que SO(3) est simple ?
    Il est possible de montrer que SO(3) est homéomorphe à l'espace projectif en le faisant agir sur la boule unité des quaternions, mais on n'a pas besoin de ce genre de raisonnement pour montrer la simplicité du groupe. Finalement, le seul argument topologique dont on a besoin est la connexité de SO(3), que l'on peut obtenir en faisant agir SO(3) sur la gentille sphère S^2.

    Une bonne référence est Histoires hédonistes de groupes et de géométries, tout ce dont on parle s'y trouve (la démonstration en question de la simplicité de SO(3) et l'histoire des quaternions).

    Maintenant, tout cela n'est pas évident, c'est pourquoi il serait bon de savoir ce que sait déjà l'auteur.
    Dernière modification par Seirios ; 31/12/2013 à 16h03.
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  11. #10
    invite179e6258

    Re : Theorie des groupes

    il faut absolument utiliser un argument de topologie pour motrer que SO(3) est simple? parce que la question est purement algébrique a priori (mais je sais qu'on ne peut pas démontrer le théorème de d'Alembert-Gauss sans topologie)

  12. #11
    Seirios

    Re : Theorie des groupes

    Je crois qu'il y a une preuve géométrique (en travaillant avec les rotations) dans le Perrin, je regarderai demain.
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  13. #12
    Seirios

    Re : Theorie des groupes

    La preuve du Perrin est vraiment très belle, et très visuelle. L'idée de base est la même que la démonstration mentionnée plus haut : on sait que est engendré par les retournements et que ces derniers sont conjugués dans ce même groupe, donc il suffit de montrer que si est un sous-groupe distingué propre alors il contient un retournement pour en déduire que .

    Une manière d'obtenir un tel retournement est d'utiliser astucieusement la connexité de , mais on ne vois pas vraiment ce qui se passe.

    Dans le Perrin, on se donne un élément non trivial . Dans un certaine base, on peut écrire . Notons l'axe fixé par , où .

    Soit un point de l'équateur de la sphère unitée (en particulier, appartient au plan normal à ). Notons .

    Remarquons que pour tout , il existe tels que et . En effet, envoie le méridien passant par sur le méridien passant par , donc est très proche de si est sur le premier méridien et proche d'un pôle de la sphère, et est très proche de si est sur le même méridien et proche de l'équateur. Pour rendre les choses rigoureuses, on peut trouver un tel que convienne (ce n'est que de la géométrie).

    On en déduit une propriété de transitivité pour les petites distances de l'action de sur la sphère :

    Clairement, si , alors il existe tel que , il suffit de composer une rotation envoyant sur avec une rotation dont l'axe passe par et qui envoie l'image de par la première rotation sur . Donc si et sont tels que , alors on prend les points et obtenus au paragraphe précédent, puis comme précédemment, pour finalement obtenir que envoie sur .

    Moralité : si deux points de la sphère sont à distance au plus , alors il existe un élément de envoyant l'un sur l'autre. (On utilise ici que est distingué par s'assurer que .)

    On peut alors se donner une suite de points le long de l'équateur tels que et , . Il existe donc tel , et en posant , on trouve un élément de envoyant sur .

    Maintenant, est nécessairement un retournement (dans , seuls les retournements ont une valeur propre négative).

    Bien sûr, je renvoie au Perrin pour plus de détails.
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  14. #13
    Seirios

    Re : Theorie des groupes

    Il y a également une preuve purement géométrique dans Naive Lie theory de Stillwell (en raisonnant en terme de rotations uniquement), mais tel qu'il est présenté, l'argument me semble moins convaincant (je pense qu'il faudrait rajouter un point de géométrie sphérique pour améliorer la preuve). Par contre, la preuve permet de montrer que si un sous-groupe distingué contient un retournement alors il contient n'importe quelle rotation, sans avoir à montrer que SO(3) est engendré par les retournements.
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  15. #14
    acx01b

    Re : Theorie des groupes

    [2ème essai de démonstration que SO(3) est simple]

    si g est une rotation d'angle autour de l'axe u, alors est la rotation d'angle autour de l'axe u


    on choisit un élément qui donne 1 quand il est mis à une certaine puissance entière : et
    un tel élément existe forcément, que H soit un sous-groupe fini ou non


    on choisit tel que et
    g,h ne commutent pas implique également que : pour ,


    on considère l'application ,

    --------------------

    et

    ainsi les sont toutes des rotations d'angle ( et dépend du x )

    --------------------
    on a par ailleurs : ce qui est contradictoire si

    ainsi les sont tous différents

    --------------------
    les f(x) sont donc un ensemble non dénombrable de rotations toutes d'angle , toutes différentes :

    l'ensemble des axes de rotation des f(x) doit donc être dénombrable

    ce qui implique que si les f(x) sont tous dans H alors H = SO(3)
    Dernière modification par acx01b ; 01/01/2014 à 09h46.

  16. #15
    acx01b

    Re : Theorie des groupes

    il fallait lire bien sûr :

    l'ensemble des axes de rotation des f(x) doit donc être non dénombrable

  17. #16
    Seirios

    Re : Theorie des groupes

    Il me semble qu'il y a plusieurs problèmes, principalement :

    Citation Envoyé par acx01b Voir le message
    les f(x) sont donc un ensemble non dénombrable de rotations toutes d'angle , toutes différentes :

    l'ensemble des axes de rotation des f(x) doit donc être dénombrable

    ce qui implique que si les f(x) sont tous dans H alors H = SO(3)
    Je ne vois pas en quoi cela permet de conclure. D'ailleurs, si est une rotation d'axe du sous-groupe, alors est une rotation d'axe ; par conséquent, on sait déjà que l'on va trouver tous les axes de rotations possibles.
    If your method does not solve the problem, change the problem.

  18. #17
    azizovsky

    Re : Theorie des groupes

    Bonjour ,il suffit de prouver que le centre Z(SO(3)) est trivial et réduit à l'identité .
    Dernière modification par azizovsky ; 01/01/2014 à 10h52.

  19. #18
    azizovsky

    Re : Theorie des groupes

    Citation Envoyé par azizovsky Voir le message
    Bonjour ,il suffit de prouver que le centre Z(SO(3)) est trivial et réduit à l'identité .
    puisque un groupe est simple s'il ne possède aucun sous-groupe normal non trivial.

  20. #19
    azizovsky

    Re : Theorie des groupes

    on sait que Le centre (Z) d'un groupe est un sous-groupe normal abélien...,bonne année pour tous le monde .
    Dernière modification par azizovsky ; 01/01/2014 à 11h43.

  21. #20
    invite179e6258

    Re : Theorie des groupes

    le groupe symétrique Sn, n>2 a un centre trivial mais possède des sous-groupes distingués.

  22. #21
    azizovsky

    Re : Theorie des groupes

    Salut , on démontre que Le seul centre Z(SO(3)) se réduit à l'identité (e=1).(pas plus dans notre cas))
    Dernière modification par azizovsky ; 01/01/2014 à 12h28.

  23. #22
    invite6997af78

    Re : Theorie des groupes

    @azizovsky : j'ai l'impression que tu confonds les notions... Montrer que le centre est trivial (c'est-a-dire reduit au neutre, c.f. : #17, "trivial et reduit au neutre") ne suffit PAS à montre que le groupe est simple ! Comme le dit toothpick-charlie, S_n a un centre trivial pour n>= 3 et a A_n comme sous-groupe distingué pour n>=5.

    Bonne année à tous.

  24. #23
    azizovsky

    Re : Theorie des groupes

    Bonsoir , oui c'est vrai , je doit faire une mise à jour , je vais voir ....
    Dernière modification par azizovsky ; 01/01/2014 à 16h40.

  25. #24
    azizovsky

    Re : Theorie des groupes

    Citation Envoyé par azizovsky Voir le message
    Bonsoir , oui c'est vrai , je doit faire une mise à jour , je vais voir ....
    et merci pour la remarque ,ma démarche n'est pas suffisante .

  26. #25
    azizovsky

    Re : Theorie des groupes

    Bonsoir , j'ai trouvé ce théorème sur le net:
    Pour tout groupe G, la suite (G, {e}) est une suite de composition. C'est une suite de Jordan-Hölder si et seulement si G est simple. [(G,{e}) suite de Jordan-Hölder <==> G est simple ].
    Dernière modification par azizovsky ; 01/01/2014 à 17h29.

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