Groupe topologique - Définition

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Topologie p-adique

Si (G,+)~ est un groupe abélien, si (G_n)~ est une suite de sous-groupes de G~ telle que:

G = G_0\supset G_1 \supset G_2\supset  ....\supset G_n \supset ...

Alors la suite (G_n)~ induit une topologie sur G~ dans laquelle les voisinages de x~ sont les parties de G~ contenant un des ensembles x+G_n~ .

Si de plus, l'intersection des (G_n)~ est réduite à \{0\}~ 0~ est l'élément neutre de G~ , le groupe est séparé.

Un cas particulier de groupe topologique de cette forme est le groupe muni de la topologie p-adique: Si p~ est un entier naturel, la suite (G_n)~ est définie par G_n = p^nG~ . (on rappelle que, pour tout entier naturel k~ et tout élément x~ de G~ , l'élément kx~ est défini par

kx=\underbrace{x+x+\ldots+x}_{k\ \mathrm{fois}}

Distance induite

On peut définir une distance sur (G,+)~ muni de la topologie induite par (G_n)~ si l'intersection des G_n~ est bien réduite à \{0\}~ :

d(x,y)= \frac{1}{2^k}

k~ est le premier entier tel que x-y \notin G_k et

d(x,y)=0~ si pour tout entier k~ , x - y \in G_k

Complété

Si (G,+)~ est un groupe abélien séparé muni de la topologie déterminée par la suite (G_n)~ , on peut définir dans G~ des suites de Cauchy. Une suite (x_n)~ est de Cauchy si et seulement si, pour tout voisinage V_0~ de 0, il existe un entier n~ tel que

\forall m \geq n,\ x_m-x_n \in V_0

Sur cet ensemble de suites de Cauchy noté S_C(G)~ on peut définir une relation d'équivalence:

(x_n) R (y_n) \Longleftrightarrow \lim (x_n-y_n)=0

Le groupe quotient S_C(G)~ est alors un espace complet. Le groupe G~ est alors isomorphe à un sous-groupe dense de S_C(G)~ .

L'exemple le plus important d'une telle construction est celui des nombres p-adiques : on fait cette construction à partir de \mathbb{Z}\, et de la multiplication par un nombre premier p\, .

Cette construction du complété se généralise, dans le cadre uniforme, à tout groupe topologique abélien séparé

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