Bourbaki

Exercice 8, § 9

Algèbre, II, p. 201

Soient E un espace affine à gauche sur un corps K, T son espace des translations. a) Pour qu’une application ff de E dans un espace vectoriel à gauche L sur K soit affine, il faut et il suffit que l’on ait

f(t+x)−f(x)=f(t+y)−f(y) f(t + x) - f(x) = f(t + y) - f(y)
f(λt+x)−f(x)=λ(f(t+x)−f(x)) f(\lambda t + x) - f(x) = \lambda(f(t + x) - f(x))
quels que soient λ∈K,t∈T,x,y\lambda \in K, t \in T, x, y dans E. Soit x↦[x]x \mapsto [x] l’injection canonique de E dans l’espace vectoriel Ks(E)K_s^{(E)} des combinaisons linéaires formelles des éléments de E, et soit N le sous-espace de Ks(E)K_s^{(E)} engendré par les éléments
[t+x]−[x]−[t+y]+[y] [t + x] - [x] - [t + y] + [y]
[λt+x]−[x]−λ[t+x]+λ[x] [\lambda t + x] - [x] - \lambda[t + x] + \lambda[x]
pour λ∈K,t∈T,x,y\lambda \in K, t \in T, x, y dans K; enfin, soit V l’espace quotient de Ks(E)K_s^{(E)} par N, et φ\varphi l’application de E dans V qui à tout x∈Ex \in E associe la classe de [x][x] modulo N. Alors φ\varphi est une application affine et pour toute application affine ff de E dans un espace vectoriel à gauche L sur K, il existe une application linéaire gg de V dans L et une seule telle que f=g∘φf = g \circ \varphi. b) Soit φ0:T→V\varphi_0 : T \to V l’application linéaire associée à φ\varphi, de sorte que φ(t+x)−φ(x)=φ0(t)\varphi(t + x) - \varphi(x) = \varphi_0(t). Montrer que φ\varphi (et par suite aussi φ0\varphi_0) est injective (considérer l’application x↦x−ax \mapsto x - a de E dans T pour un a∈Ea \in E); pour toute famille (λi)i∈I(\lambda_i)_{i \in I} d’éléments de K à support fini, et toute famille (xi)i∈I(x_i)_{i \in I} d’éléments de E, on a

∑iλiφ(xi)=φ0(∑iλixi)si ∑iλi=0 \sum_i \lambda_i \varphi(x_i) = \varphi_0 \left( \sum_i \lambda_i x_i \right) \quad \text{si } \sum_i \lambda_i = 0
∑iλiφ(xi)=μφ(∑iμ−1λixi)si ∑iλi=μ≠0. \sum_i \lambda_i \varphi(x_i) = \mu \varphi \left( \sum_i \mu^{-1} \lambda_i x_i \right) \quad \text{si } \sum_i \lambda_i = \mu \neq 0.

En déduire que φ0(T)\varphi_0(T) est un hyperplan passant par 0 dans V, et φ(E)\varphi(E) un hyperplan parallèle à φ0(T)\varphi_0(T).

Solution

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Transcrit du volume imprimé. Non traduit.