exo7 6384

Soient \(G\) un groupe et \(S\) un système de générateurs de \(G\) contenant avec chaque élément \(s\) son inverse \(s^{-1}\). Rappelons la construction du graphe de Cayley \(C(G,S)\). L’ensemble \(V\) des sommets de \(C(G,S)\) est en bijection avec l’ensemble des éléments de \(G\). Deux sommets \(g_1\) et \(g_2\) sont joints par une arête si \(g^{-1}_1\cdot g_2 = s\in S\).

La longueur de cette arête est déclarée par définition égale à \(1\). Un chemin \(l\subset C(G,S)\) entre deux sommets \(g\) et \(h\) est une succession finie d’arêtes \(\{e_1,...,e_n\}\) joignant \(g\) et \(h\). La longueur \(|l|\) de \(l\) vaut par définition \(n\) : le nombre des arêtes qui le constituent.

1

Montrer que la fonction \(d:G \times G\mapsto \N\) donnée par \[\displaystyle d(g,h)={\rm inf}\{{\rm longueurs\ des\ chemins\ joignant\ } g {\rm\ et\ } h\}\] est une distance et qu’il existe un chemin \(l\subset C(G,S)\) qui la réalise c.-à.-d. \(|l|=d(g,h)\).

2

Pour chaque \(g\in G\) posons \(|g|=d(0,g)\). Montrer que \(\displaystyle |g|={\rm inf}\{k\ |\ g=s_{i_1}\cdot ... \cdot s_{i_k},\ s_{i_j}\in S\}\).

3

Montrer que \(G\) agit isométriquement sur les sommets de \(C(G,S)\), c.-à.-d. \(\ \forall g\in G\ d(g\gamma_1, g\gamma_2)=d(\gamma_1,\gamma_2)\ {\rm o\grave u}\ \gamma_i\in V\ (i=1,2).\) En déduire que \(d(f,h)=|f^{-1}\cdot h|\ (f,h\in V)\).

4

Soit \(F_2=<a,b>\) un groupe libre sur les générateurs \(a\) et \(b\) (voir l’exercice [pot:exo9]). Donner un fragment (initial) de son graphe de Cayley \(C(F_2, \{a,b\})\).

5

Démontrer que le graphe de Cayley d’un groupe libre est toujours un arbre (un graphe sans lacet s’appelle arbre).

Exercice GrCC

Signaler une erreur

  1. Problème
  2. Précisions
  3. Envoi
Quel est le problème ?