Soit deux entiers. On munit l’ensemble des morphismes de groupe de dans de la probabilité uniforme. Donner une expression simple de la probabilité de l’événement "le morphisme est surjectif".
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On note l’ensemble des morphismes de dans . Si alors . Donc en notant avec en position , est entièrement déterminée par les .
Pour chacune des , on a choix. On a donc .
On cherche maintenant à caractériser les morphismes surjectifs. Si un générateur de admet un antécédent par alors par propriétés de morphisme, tous les éléments de admettent un antécédent. On prend un générateur simple : . On a alors surjectif ssi admet un antécédent par .
Prenons surjectif, alors admet un antécédent et donc il existe tels que . Donc surjectif ssi les sont premiers entre eux par Bézout.
Il s’avère qu’il est plus simple de dénombrer les morphismes non-surjectifs. En effet, si n’est par surjectif alors par l’équivalence précédente, pour tous . On travaille dans , donc ça veut dire qu’il existe premier qui divise tous les .
Pour premier fixé, on regarde la probabilité de l’événement :"". Si on note :"".
Alors on a . Or donc . Finalement .
On note la décomposition primaire de . Un calcul rapide permet de justifier que les sont mutuellement indépendant. On note l’événement :" est surjectif".
Alors par ce qui précède . Par mutuelle indépendance, on trouve donc
