Isomorphisme et sous-groupe sur l'intervalle ]0,1[

Intermédiaire
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Énoncé

On munit de la loi définie par :

Soit l'application définie de vers par .

  1. Montrer que est une loi de composition interne dans .
  2. Montrer que est un isomorphisme de vers .
  3. En déduire que est un groupe commutatif, puis déterminer l'élément neutre et le symétrique de .
  4. Soit . Montrer que est un sous-groupe de .

Indices

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1 Indice 1
Pour montrer que $*$ est une loi interne, vérifie que pour $x, y \in \,]0,1[$, on a bien $x * y \in \,]0,1[$. Compare le numérateur $xy$ au dénominateur $xy + (1-x)(1-y)$ pour prouver que $x*y < 1$.
2 Indice 2
Pour l'isomorphisme, commence par montrer que $f$ est bijective (étudie les variations). Puis calcule $f(x) * f(y)$ en posant $a = \dfrac{1}{x+1}$ et $b = \dfrac{1}{y+1}$, et vérifie que cela donne $\dfrac{1}{1+xy} = f(xy)$.

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La méthode — par où commencer

Pour montrer que est une loi interne, vérifie que pour , on a bien . Compare le numérateur au dénominateur pour prouver que .

Pour l'isomorphisme, commence par montrer que est bijective (étudie les variations). Puis calcule en posant et , et vérifie que cela donne .

La rédaction complète, étape par étape, se trouve juste en dessous.

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