Centre du groupe projectif linéaire

Bonjour, j'ai du mal à comprendre la preuve suivante:
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Plus précisément, pourquoi le fait que $\forall B \in GL_n(\K) : AB=\lambda_B BA$, entraîne que $A\in Z(GL_n(\K))$ ?

Réponses

  • En comparant le déterminant tu peux voir que $\lambda_B = 1$
  • C'est plutôt $\lambda_B^n=1$ ce qui ne suffit pas.
  • Nicolas H : pas tout à fait, quel est le déterminant de $-I_n$ ?

    ça mériterait clairement d'être détaillé. En regardant le déterminant, tu obtiens un morphisme $GL_n(\mathbb K)\to \mu_n(\mathbb K)$. Comme $\mu_n(\mathbb K)$ est abélien, ce morphisme se factorise sous la forme $GL_n(\mathbb K)\xrightarrow{\det\,}\mathbb K^* \to \mu_n(\mathbb K)$ pour un certain $f: \mathbb K^*\to \mu_n(\mathbb K)$.

    En particulier, $\lambda_B = 1$ lorsque $B\in SL_n(\mathbb K)$, et je crois que cela suffit: une matrice inversible qui commute avec tout $SL_n(\mathbb K)$ est, je crois, une homothétie. Pour voir ça, on calcule $A(I_n+E_{i,j})$ et $(I_n+E_{i,j})A$ pour $i\neq j$.
  • @Maxtimax: Merci pour la réponse, mais je ne vois pas de quels morphismes vous parlez.
  • En regardant le déterminant, tu vois que $\lambda_B^n=1$, donc $\lambda_B \in \mu_n(\mathbb K)$ (je vois que j'ai oublié de préciser qu'il s'agissait des racines $n$-ièmes de l'unité). De plus, $B\mapsto \lambda_B$ est multiplicatif (facile à voir), donc c'est un morphisme $GL_n(\mathbb K)\to\mu_n(\mathbb K)$.
  • @Maxtimax:
    Je vois ça.
    Je ne comprend toujours pas, par contre, la factorisation de $B \rightarrow \lambda_B$
    Vous dites que $\lambda_B=f(\det(B))$ c-à-d $\lambda_B$ dépend uniquement de $\det(B)$.
    Je ne vois pas pourquoi cela est vrai.
    Peut être avez vous utilisé un théorème que j'ignore ?
  • Le résultat utilisé implicitement par Max est que l'abélianisé de $\mathrm{GL}_n(\mathbb K)$ est $\mathbb K^*$, autrement dit que le sous-groupe dérivé de $\mathrm{GL}_n(\mathbb K)$ est $\mathrm{SL}_n(\mathbb K)$ (c'est faux si $n=2$ et $\mathbb K = \mathbb F_2$ par contre, mais vu la notation j'imagine que ce n'est pas le cas). Ça se démontre en montrant que toute transvection (différente de l'identité) est un commutateur, et que les transvections engendrent $\mathrm{SL}_n(\mathbb K)$.
  • Poirot : ah oui tu fais bien de rappeler que c'est parfois faux... c'est embêtant quand même ! :-D
  • Pour moi la réponse de Nicolas H est bonne. Soit $A \in Z(PGL_{n}(K))$ alors pour tout $B \in PGL_{n}(K)$ on a $\overline{AB}=\overline{BA}$ donc $B^{-1}ABA^{-1} \in Z(GL_{n}(K))$ ainsi il existe $\lambda_{B}$ tel que $B^{-1}ABA^{-1} = \lambda_{B} I_{n}$ et comme $\det(A)\det(A^{-1}) = 1$ on a bien $\lambda_{B} = 1$ quelque soit $B$.
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