Groupe d'automorphismes

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Nightmare
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Groupe d'automorphismes

par Nightmare » 04 Oct 2009, 13:47

Salut tout le monde,

Dans mon cours est énoncé sans preuve le résultat amusant suivant :

Tout groupe G est isomorphe à un groupe d'automorphismes


Après avoir feuilleté quelques ouvrages, j'en découvre un peu plus :

Il s'agit de considérer la catégorie Ens(G) des ensembles munis d'une lci + sur G et le foncteur d'oubli qui à (E,+) associe E (jusque là tout va bien).

On a alors

Je ne vois pas vraiment pourquoi ces deux groupes seraient isomorphes ... Ce doit être évident mais je ne vois pas.

Si quelqu'un a une explication.
Merci.

:happy3:



skilveg
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par skilveg » 04 Oct 2009, 13:59

Salut,

Déjà, je vois une application de dans : à on fait correspondre l'endomorphisme de foncteur tel que soit l'action de sur le -ensemble . C'est bien un endomorphisme de foncteur parce qu'on travaille avec des morphismes de -ensembles, et c'est un automorphisme d'inverse . Par ailleurs il est clair que est un morphisme de groupes.

Maintenant, il faudrait voir pourquoi est un isomorphisme. BRB!

(D'ailleurs c'est quoi cette loi de composition sur un -ensemble? On a juste besoin d'une action de non?)

kazeriahm
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par kazeriahm » 04 Oct 2009, 14:19

Qu'est-ce qui ne colle pas si on considère l'application définie sur G qui à g fait correspondre l'automophisme x->g*x ?

C'est un morphisme de groupe injectif, donc un isomorphisme entre G et son image qui est un (sous-)groupe.

Nightmare
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par Nightmare » 04 Oct 2009, 14:29

Il est bien écrit lci mais ce doit être une erreur, on a juste besoin d'une G-opération comme vous le signalez.

Skilveg > oui c'est la construction à laquelle j'avais pensé et la plus naturelle mais comme toi je n'ai pas vu pourquoi c'était forcément un isomorphisme.

Kazeriahm > Ben globalement c'est la même construction que skilveg !

skilveg
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par skilveg » 04 Oct 2009, 14:31

Kazeriahm > Oui, mais l'image n'est pas le groupe des automorphismes d'un objet (ou alors je ne comprends rien)...

Nightmare > Je viens de vérifier que ce que j'ai construit est bien un isomorphisme. Ca ressemble beaucoup à la preuve du lemme de Yoneda (d'ailleurs on peut peut-être le montrer directement à partir de Yoneda, je ne sais pas...). Allons-y:

Notons le morphisme défini ci-dessus, et construisons sa réciproque définie comme . On n'a pas besoin de vérifier que c'est un morphisme, cela proviendra du fait que c'est la réciproque de .

Montrons que : si , on a : super.

Montrons que . Là, c'est un peu plus tordu. On prend un automorphisme de foncteur. Par définition, si est un -ensemble, est défini par . Par ailleurs est définie par . On veut donc montrer que .

Pour cela, on utilise le fait que est un morphisme de foncteurs et qu'on a à fixé un morphisme de -ensembles de dans donné par . On lui applique le foncteur d'oubli: cela donne un diagramme commutatif que je ne peux pas dessiner ici ;) et qui se traduit par , ce que l'on voulait!

Joli résultat sinon! (Et ça fait un bon exo de théorie des catégories!)

Et en plus, l'isomorphisme obtenu est fonctoriel, la classe.

Nightmare
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par Nightmare » 04 Oct 2009, 14:37

Jolie démo, zn d

Nightmare
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par Nightmare » 04 Oct 2009, 14:38

Jolie démo ! La partie définition est un peu difficile au premier abord.

Merci en tout cas.

skilveg
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par skilveg » 04 Oct 2009, 15:36

De rien :jap: Par curiosité, où est-ce que tu as trouvé ce résultat?

Nightmare
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par Nightmare » 04 Oct 2009, 15:43

Dit par mon professeur d'algèbre ! Concernant la méthode, je l'ai trouvée dans une des éditions du Serge Lang (Algèbre)

skilveg
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par skilveg » 04 Oct 2009, 15:57

Ah oui tiens! Merci.

kazeriahm
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par kazeriahm » 04 Oct 2009, 16:45

Oui tu as raison skilveg, l'énoncé porte à confusion à mon sens, j'ai compris "groupe d'automorphismes" comme "groupe dont les éléments sont des ...", mais ton résultat est bien plus fort que le mien, off course

skilveg
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par skilveg » 04 Oct 2009, 16:50

C'est vrai que ça prête un peu à confusion: quand on dit "groupe de matrices", on pense à "sous-groupe de ", quand on parle de "groupe de permutations" on sous-entend "sous-groupe de "... Il serait effectivement plus clair de dire "tout groupe est le groupe des automorphismes d'un certain objet".

skilveg
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par skilveg » 05 Oct 2009, 13:50

Bonjour,

Nightmare, j'ai l'impression que ton résultat est en fait inutilement sophistiqué, et que l'idée naturelle de Kazeriahm était en fait presque bonne: je te laisse vérifier les détails et me dire si c'est correct mais il me semble que

- le foncteur d'oubli est représentable par le -ensemble , où agit sur lui-même par multiplication à gauche; ce qui conduit à prouver que

- est en fait isomorphe à a cette même structure de -ensemble.

Autrement dit, le morphisme de Kazeriahm est un isomorphisme si on le considère comme atterrissant non pas dans , mais dans .

Est-ce juste?

Nightmare
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par Nightmare » 05 Oct 2009, 13:57

Oui skilveg, comme je l'ai dit, pour moi ce qu'a fait Kazeriahm est quasiment équivalent à ce que tu as fait sauf que ce dernier n'a pas travaillé dans les mêmes objets. Maintenant je ne suis pas un expert en algèbre !

skilveg
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par skilveg » 05 Oct 2009, 14:02

Je détaille un peu ce que je raconte là-haut:

- on a une identification , fonctorielle en , qui vient du fait qu'un morphisme de -ensembles de dans est entièrement déterminé par l'image de ;

- pour définir l'isomorphisme entre et , je pose , pour avoir un morphisme compatible avec l'action de sur lui-même.

Est-ce que ça te convainc?

Nightmare
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par Nightmare » 05 Oct 2009, 14:05

Oui, pour moi c'est clair !

skilveg
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par skilveg » 05 Oct 2009, 14:37

Merci bien!

kazeriahm
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par kazeriahm » 05 Oct 2009, 14:44

honnetement je ne comprends rien aux objets que vous manipulez, l'application dont je parle est tres naturelle et n'est rien d'autre qu'une sorte d'injection canonique de G dans aut(G)...

skilveg
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par skilveg » 05 Oct 2009, 14:49

Il y a quand même deux problèmes: ton application n'est pas à valeurs dans (la multiplication par n'est que rarement un automorphisme (elle n'envoie pas souvent sur ), mais plutôt une permutation (ie un automorphisme d'ensemble si tu veux) ce qui dans notre cas n'est pas très grave), mais surtout elle n'est pas surjective.

Ce que je disais c'est qu'en s'y prenant bien était un isomorphisme de dans un certain groupe d'automorphismes.

Zavonen
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par Zavonen » 05 Oct 2009, 15:03

Tout groupe G est isomorphe à un groupe d'automorphismes

La démonstration que je connais repose sur les automorphismes intérieurs:
Wiki
Et elle est remarquablement simple...
Ou alors j'ai rien compris au film.

 

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