Concept

Involution (mathématiques)

Résumé
En mathématiques, une involution est une application bijective qui est sa propre réciproque, c'est-à-dire par laquelle chaque élément est l'image de son image. C'est le cas par exemple du changement de signe dans l'ensemble des nombres réels, ou des symétries du plan ou de l'espace en géométrie euclidienne. En algèbre linéaire, les endomorphismes involutifs sont d'ailleurs appelés symétries. Des involutions apparaissent dans de nombreux domaines des mathématiques, notamment en combinatoire et en topologie. Une involution peut aussi être associée à un phénomène de dualité. Soit un ensemble, supposé non vide. On dit qu'une application est involutive (ou que c'est une involution de E) si pour tout . Autrement dit : : la composée de f avec elle-même est l'application identité de E. Une application f de E dans lui-même est une involution si et seulement si elle est bijective et telle que f = f (l'image et l'antécédent de tout élément de E coïncident). La composée g∘f de deux involutions f et g de E est involutive si et seulement si f et g commutent, c'est-à-dire si f∘g = g∘f. Soit f une involution de E : si g est une bijection de E sur F, de bijection réciproque g, alors g∘f∘g est une involution de F ; si g est une application de E dans E telle que g∘f∘g = f, alors f∘g et g∘f sont des involutions de E. En algèbre linéaire, si K est un corps et E un K-espace vectoriel : les symétries sur E sont les endomorphismes involutifs de E. en particulier, sur l'espace vectoriel M(K) des matrices carrées d'ordre n à coefficients dans K, la transposition est un endomorphisme involutif. lorsque E est de dimension finie n, on peut associer à chaque endomorphisme de E sa matrice A (élément de M(K)) dans une base fixée ; cette matrice est celle d'une symétrie si et seulement si A×A est égale à la matrice identité I. En algèbre, l'application d'un groupe dans lui-même qui à chaque élément x associe son symétrique x est involutive : (x) = x. En analyse, pour tous réels b ≠ 0 et a, les applications définie sur R{a} et définie sur R, sont des involutions.
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