Soit un ensemble, on note l’ensemble des applications de dans . Soit . On définit :
Montrer que est bijective si et seulement si est bijective.
Attention : nous ne sommes pas dans un ensemble de matrices...
Hints
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Solutions
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Commençons par le sens direct, qui est le plus facile :
Supposons que est bijective, et notons son inverse. On pose :
Alors, pour tout , , et . Ainsi, , donc est bien inversible.
Réciproquement, supposons que est bijective. Alors, il existe tel que . Ici, il faut faire attention. A première vue, on pourrait croire qu’on a terminé. Cependant, pour que soit bijective, il faut également qu’elle soit inversible à gauche. Montrons que c’est le cas. Posons :
Alors, commute avec : pour tout , , et . Puisque commute avec , alors elle commute avec son inverse (de manière générale, si est une opération associative, et qu’il existe avec inversible pour , tels que , alors en multipliant à gauche et à droite par , on obtient ).
Ainsi,
Donc , donc est inversible à gauche et à droite, d’où bijective.
