Bourbaki

Exercice 33, § 7

Algèbre, I, p. 149

Soit E=G∗AG′E = G *_A G' la somme de deux groupes amalgamée par un sous-groupe commun AA. Soit PP (resp. P′P') une partie de GG (resp. de G′G') vérifiant la condition (A) de I, p. 80. Soit nn un entier ≥1\geq 1. On note LnL_n l’ensemble des x∈Ex \in E dont la décomposition réduite est de longueur ≤2n−1\leq 2n - 1. On note MnM_n l’ensemble des x∈Ex \in E de la forme ap1p1′p2p2′…pnpn′ap_1 p'_1 p_2 p'_2 \ldots p_n p'_n, avec a∈A,pi∈P−{e},pi′∈P′−{e}a \in A, p_i \in P - \{e\}, p'_i \in P' - \{e\}; de même, on note Mn′M'_n l’ensemble des éléments de la forme ap1′p1p2′p2…pn′pnap'_1 p_1 p'_2 p_2 \ldots p'_n p_n, où a,pi,pi′a, p_i, p'_i vérifient les mêmes conditions. a) Montrer que Ln,MnL_n, M_n et Mn′M'_n sont disjoints et que leur réunion est l’ensemble des éléments de EE dont la décomposition réduite est de longueur ≤2n\leq 2n. b) Construire une bijection ε\varepsilon de MnM_n sur Mn′M'_n telle que ε(ax)=aε(x)\varepsilon(ax) = a \varepsilon(x) si a∈A,x∈Mna \in A, x \in M_n. c) Soient Xn=Ln∪MnX_n = L_n \cup M_n et Xn′=Ln∪Mn′X'_n = L_n \cup M'_n; montrer que l’on a G.Xn=XnG.X_n = X_n et G′.Xn′=Xn′G'.X'_n = X'_n. d) On prolonge ε\varepsilon en une bijection de XnX_n sur Xn′X'_n en posant ε(x)=x\varepsilon(x) = x si x∈Lnx \in L_n. Montrer que l’on peut faire opérer EE sur XnX_n de telle sorte que g(x)=gxg(x) = gx si g∈G,x∈Xng \in G, x \in X_n et g′(x)=ε−1(g′ε(x))g'(x) = \varepsilon^{-1}(g'\varepsilon(x)) si g′∈G′,x∈Xng' \in G', x \in X_n. Montrer que, si g∈Xng \in X_n, on a g(e)=gg(e) = g. e) Soit τn:E→SXn\tau_n : E \to \mathfrak{S}_{X_n} l’homomorphisme défini par l’action de EE sur XnX_n décrite ci-dessus, et soit RnR_n le noyau de τn\tau_n. Montrer que Rn∩Xn={e}R_n \cap X_n = \{e\}; en déduire que l’intersection des RnR_n est réduite à ee. f) Lorsque GG et G′G' sont finis, montrer que EE est résiduellement fini (cf. I, p. 129, exerc. 5). (Remarquer que les RnR_n sont alors des sous-groupes d’indice fini.)

Solution

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Transcrit du volume imprimé. Non traduit.