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Exercice corrigé : Puissances d'un cycle

Exercice 10 · Puissances d'un cycle

approfondissement●●●
Calculer avec les cyclesDéterminer les orbites d'une permutationUtiliser le pgcd et la relation de Bézout
  1. Soit $c=(1\ 2\ 3\ 4\ 5\ 6)\in\mathfrak{S}_6$. Décomposer $c^2$, $c^3$, $c^4$, $c^5$ en cycles à supports disjoints.
  2. Soit $c=(a_1\ a_2\ \cdots\ a_k)$ un $k$-cycle de $\mathfrak{S}_n$ ($k\geqslant2$), $m\in\mathbb{N}^*$ et $d=\mathrm{pgcd}(m,k)$. Montrer que :
  • si $k\mid m$, $c^m=\mathrm{id}$ ;
  • sinon, $c^m$ est un produit de $d$ cycles à supports disjoints, tous de longueur $\frac{k}{d}$.
  1. En déduire une condition nécessaire et suffisante sur $m$ pour que $c^m$ soit un $k$-cycle.
  2. Application : soit $c=(1\ 2\ \cdots\ 12)\in\mathfrak{S}_{12}$. Pour quels $m\in[\![1,12]\!]$ la permutation $c^m$ est-elle un 12-cycle ? Décomposer $c^8$.

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Notions à revoir

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