Ivan Shishkin, Birch Grove

Groupe alterné

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Revision 4907

9/14/2026, 6:54:29 PM · Ancient Tree

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titleSous-groupe alternéGroupe alterné

Revision 4643

9/12/2026, 10:54:09 AM · quark67

Précision sur la notation, l'écriture gothique étant peu lisible de nos jours, le 𝔄 se lisant difficilement comme un A, on dirait presque un U, tellement la barre horizontale est basse, et la partie supérieure séparée par un espace.

titlesous-groupe alternéSous-groupe alterné
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1###### Définition intuitive
2Une [[permutation|permutation]] se décompose en échanges élémentaires, et le nombre de ces échanges n'est pas déterminé, mais sa parité l'est. Cette dichotomie pair/impair coupe le groupe symétrique en deux moitiés exactement égales, et le sous-groupe alterné est celle qui contient l'identité : les permutations paires.
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4###### Définition formelle
5Soit $n\geqslant 1$. La [[signature|signature]] $\varepsilon:\mathfrak{S}_n\to\{-1,1\}$ est un morphisme de groupes, surjectif dès que $n\geqslant 2$. Le *groupe alterné* est son noyau :
5Soit $n\geqslant 1$. La [[signature|signature]] $\varepsilon:\mathfrak{S}_n\to\{-1,1\}$ est un morphisme de groupes, surjectif dès que $n\geqslant 2$. Le *groupe alterné*, noté $A_{n}$ ou avec un A en écriture gothique comme ci-dessous, est son noyau :
6$$\mathfrak{A}_n=\ker\varepsilon=\bigl\{\sigma\in\mathfrak{S}_n\ :\ \varepsilon(\sigma)=1\bigr\}.$$
7C'est donc un [[sous-groupe distingué|sous-groupe distingué]] de $\mathfrak{S}_n$, et pour $n\geqslant 2$ le [[premier théorème d'isomorphisme|premier théorème d'isomorphisme]] donne
8$$\mathfrak{S}_n/\mathfrak{A}_n\simeq\{-1,1\},\qquad [\mathfrak{S}_n:\mathfrak{A}_n]=2,\qquad |\mathfrak{A}_n|=\frac{n!}{2}.$$
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10###### Exemples
111. **Petits cas.** $\mathfrak{A}_1=\mathfrak{A}_2=\{\mathrm{id}\}$ ; $\mathfrak{A}_3=\{\mathrm{id},(1\,2\,3),(1\,3\,2)\}\simeq\mathbb{Z}/3\mathbb{Z}$, simple car d'ordre premier ; $\mathfrak{A}_4$ est d'ordre $12$.
122. **$\mathfrak{A}_4$ et le groupe de Klein.** Le sous-groupe $V=\{\mathrm{id},(1\,2)(3\,4),(1\,3)(2\,4),(1\,4)(2\,3)\}$ est distingué dans $\mathfrak{A}_4$ et même dans $\mathfrak{S}_4$. C'est ce qui empêche $\mathfrak{A}_4$ d'être simple, et c'est aussi ce qui rend résoluble l'équation du quatrième degré.
133. **$\mathfrak{A}_5$.** D'ordre $60$, c'est le plus petit groupe simple non abélien. Ses classes de conjugaison ont pour cardinaux $1,15,20,12,12$, et l'on vérifie qu'aucune réunion contenant $\mathrm{id}$ n'a un cardinal divisant $60$ hormis $1$ et $60$, ce qui redonne la simplicité par un simple décompte.
144. **Géométrie.** $\mathfrak{A}_4$ est le groupe des rotations du tétraèdre régulier, $\mathfrak{A}_5$ celui de l'icosaèdre et du dodécaèdre. Le groupe des rotations du cube est $\mathfrak{S}_4$, par son action sur les quatre grandes diagonales.

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8/31/2026, 8:21:33 PM · visitor

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Revision 3253

8/31/2026, 8:20:42 PM · visitor

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###### Définition intuitive
Une [[permutation|permutation]] se décompose en échanges élémentaires, et le nombre de ces échanges n'est pas déterminé, mais sa parité l'est. Cette dichotomie pair/impair coupe le groupe symétrique en deux moitiés exactement égales, et le sous-groupe alterné est celle qui contient l'identité : les permutations paires. 

###### Définition formelle
Soit $n\geqslant 1$. La [[signature|signature]] $\varepsilon:\mathfrak{S}_n\to\{-1,1\}$ est un morphisme de groupes, surjectif dès que $n\geqslant 2$. Le *groupe alterné* est son noyau :
$$\mathfrak{A}_n=\ker\varepsilon=\bigl\{\sigma\in\mathfrak{S}_n\ :\ \varepsilon(\sigma)=1\bigr\}.$$
C'est donc un [[sous-groupe distingué|sous-groupe distingué]] de $\mathfrak{S}_n$, et pour $n\geqslant 2$ le [[premier théorème d'isomorphisme|premier théorème d'isomorphisme]] donne
$$\mathfrak{S}_n/\mathfrak{A}_n\simeq\{-1,1\},\qquad [\mathfrak{S}_n:\mathfrak{A}_n]=2,\qquad |\mathfrak{A}_n|=\frac{n!}{2}.$$

###### Exemples
1. **Petits cas.** $\mathfrak{A}_1=\mathfrak{A}_2=\{\mathrm{id}\}$ ; $\mathfrak{A}_3=\{\mathrm{id},(1\,2\,3),(1\,3\,2)\}\simeq\mathbb{Z}/3\mathbb{Z}$, simple car d'ordre premier ; $\mathfrak{A}_4$ est d'ordre $12$.
2. **$\mathfrak{A}_4$ et le groupe de Klein.** Le sous-groupe $V=\{\mathrm{id},(1\,2)(3\,4),(1\,3)(2\,4),(1\,4)(2\,3)\}$ est distingué dans $\mathfrak{A}_4$ et même dans $\mathfrak{S}_4$. C'est ce qui empêche $\mathfrak{A}_4$ d'être simple, et c'est aussi ce qui rend résoluble l'équation du quatrième degré.
3. **$\mathfrak{A}_5$.** D'ordre $60$, c'est le plus petit groupe simple non abélien. Ses classes de conjugaison ont pour cardinaux $1,15,20,12,12$, et l'on vérifie qu'aucune réunion contenant $\mathrm{id}$ n'a un cardinal divisant $60$ hormis $1$ et $60$, ce qui redonne la simplicité par un simple décompte.
4. **Géométrie.** $\mathfrak{A}_4$ est le groupe des rotations du tétraèdre régulier, $\mathfrak{A}_5$ celui de l'icosaèdre et du dodécaèdre. Le groupe des rotations du cube est $\mathfrak{S}_4$, par son action sur les quatre grandes diagonales.