Μετάβαση στο περιεχόμενο

Προδεμάτιο (θεωρία κατηγοριών)

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια

Στην θεωρία κατηγοριών, έναν κλάδο των μαθηματικών, ένα προδεμάτιο[1] (αγγλικά:presheaf) σε μια κατηγορία είναι ένας συναρτητής . Εάν είναι poset[2] (Μερικώς διατεταγμένο σύνολο) των ανοιχτών συνόλων σε έναν τοπολογικό χώρο, που ερμηνεύεται ως κατηγορία, τότε ανακτάται η συνήθης έννοια του προδεματίου σε έναν τοπολογικό χώρο.

Ένας μορφισμός των προδεματίων ορίζεται ως φυσικός μετασχηματισμός των συναρτητών. Αυτό μετατρέπει την συλλογή όλων των προδεματίων στο σε μια κατηγορία και αποτελεί παράδειγμα μιας κατηγορίας συναρτητών. Συχνά γράφεται ως και ονομάζεται κατηγορία των προδεματίων στο . Ένας συναρτητής στο ονομάζεται μερικές φορές προσυναρτητής[3].

Ένα προδεμάτιο που είναι φυσικό ισομορφικό με τον αντίστροφο hom-συναρτητή Hom(–, A) για κάποιο αντικείμενο A του C ονομάζεται αναπαραστάσιμο προδεμάτιο.

Ορισμένοι συγγραφείς αναφέρονται σε έναν συναρτητή ως -valued προδεμάτιο.[4]

  • Ένα απλό σύνολο είναι Set-valued (Σύνολο τιμών) προδεματίου στην κατηγορία simplex[5] .
  • Ένας κατευθυνόμενος πολυγράφος είναι ένα προδεμάτιο στην κατηγορία με δύο στοιχεία και δύο παράλληλους μορφισμούς μεταξύ τους, δηλαδή .
  • Μια κατηγορία βέλους είναι ένα προδεμάτιο στην κατηγορία με δύο στοιχεία και ένα μορφισμό μεταξύ τους. Δηλαδή .
  • Μια δεξιά ομάδα δράσης είναι ένα προδεμάτιο στην κατηγορία που δημιουργείται από μια ομάδα , δηλαδή μια κατηγορία με ένα στοιχείο και αντιστρέψιμους μορφισμούς.
  • Όταν είναι μια μικρή κατηγορία, η κατηγορία των συναρτητών είναι καρτεσιανή κλειστή..
  • To poset[2] (Μερικώς διατεταγμένο σύνολο) των υποαντικειμένων του σχηματίζει μια άλγεβρα Heyting, όποτε το είναι ένα αντικείμενο του για μικρή .
  • Για κάθε μορφισμό του , ο συναρτητής pullback των υποαντικειμένων χει έναν δεξιό συζυγή, που συμβολίζεται , και έναν αριστερό συζυγή, . Αυτοί είναι οι καθολικοί και υπαρξιακοί ποσοδείκτες.
  • Μια τοπικά μικρή κατηγορία ενσωματώνεται πλήρως και πιστά στην κατηγορία των set-valued (Συνόλων τιμών) προδεματίων μέσω της εμφύτευσης Γιονέντα, η οποία σε κάθε αντικείμενο της συσχετίζει τον συναρτητή hom .
  • Η κατηγορία δέχεται μικρά όρια και μικρά συνόρια.[6][7] Βλ. όριο και συνόριο των προδεματίων για περαιτέρω συζήτηση.
  • Το θεώρημα της πυκνότητας δηλώνει ότι κάθε προδεμάτιο είναι ένα συνόριο αναπαραστάσιμων προδεματίων - στην πραγματικότητα, το είναι η συνόριο πλήρωση του (Βλ.. #καθολική ιδιότητα που ακλουθεί)

Καθολική ιδιότητα

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η κατασκευή ονομάζεται πλήρωση συνορίου(colimit)[7]

. του C λόγω της ακόλουθης καθολικής ιδιότητας:

Πρόταση[8]—Έστω C, D κατηγορίες και ας υποθέσουμε ότι η D δέχεται μικρά συνόρια (colimits). Τότε κάθε συναρτητής    παραγοντοποιείται ως εξής
:
όπου y είναι η εμφύτευση Γιονέντα και  είναι ένας μοναδικός, μέχρι ισομορφισμού, συνοριακός συναρτηστής που διατηρεί το συνόριο[7], ο οποίος ονομάζεται επέκταση Γιονέντα του .

Απόδειξη: Δεδομένου ενός προδεματίου F, σύμφωνα με το θεώρημα πυκνότητας, μπορούμε να γράψουμε όπου είναι αντικείμενα στο C. Τότε ας θέσουμε το οποίο υπάρχει βάσει της παραδοχής. Δεδομένου ότι είναι συναρματικο, αυτό καθορίζει τον συναρτητή . Συνοπτικά, το είναι η αριστερή επέκταση Καν του κατά μήκος του y; Εξ ου και η ονομασία "επέκταση Γιονέντα". Για να δούμε ότι αντιμετατίθεται με μικρά συνόρια[7], φαίνεται ότι είναι έναν αριστερό-συζυγή (σε κάποιο συναρτητή). Ορίζουμε ως τον συναρτητή που δίνεται από: για κάθε αντικείμενο M στο D και κάθε αντικείμενο U στο C,

Στη συνέχεια, για κάθε αντικείμενο M στο D, δεδομένου ότι σύμφωνα με το λήμμα Γιονέντα[9] έχουμε:

που σημαίνει ότι είναι έναν αριστερό-συζυγή προς .

Η πρόταση έχει διάφορα συμπεράσματα. Επί παραδείγματι, η πρόταση υποδηλώνει ότι η κατασκευή είναι συναρματική: δηλαδή, κάθε συναρματική καθορίζει τον συναρματική .

Ένα προδεμάτιο χώρων σε μια ∞-κατηγορία C είναι ένας ανταλλοίωτος συναρτητής από την C προς την ∞-κατηγορία χώρων ( παραδείγματος χάριν, το νεύρο της κατηγορίας των CW-συμπλεγμάτων)[10] Είναι μια ∞-cκατηγορία εκδοχή ενός προδεματίου συνόλων, καθώς ένα «σύνολο» αντικαθίσταται από ένα "χώρο". Η εν λόγω έννοια χρησιμοποιείται, μεταξύ άλλων, στη διατύπωση της ∞-κατηγορίας του λήμματος του Γιονέντα που λέει: είναι πλήρως πιστή (εδώ το C μπορεί να είναι απλά ένα απλοϊκό σύνολο.)[11]

Ένα συν-προδεμάτιο (copresheaf ) μιας κατηγορίας C είναι ένα προδεμάτιο της Cop. Με άλλα λόγια, είναι ένας συναλλοίωτος συναρτητής από την C στο Set.[12]

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
  1. «Presheaf in nLab».
  2. 1 2 «Μαθηματική Γλωσσολογία: από τη Θεωρία Κατηγοριών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο - σελίδα 93 poset- μερικά διατεταγμένο σύνολο» (PDF).
  3. «profunctor in nLab». ncatlab.org (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 13 Σεπτεμβρίου 2025.
  4. co-Yoneda lemma
  5. «simplex category in nLab». ncatlab.org (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 13 Σεπτεμβρίου 2025.
  6. Kashiwara & Schapira 2005, Corollary 2.4.3.
  7. 1 2 3 4 «Μαθηματική Γλωσσολογία: από τη Θεωρία Κατηγοριών -Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο - σελίδα 94 συνόριο colimit» (PDF).
  8. Kashiwara & Schapira 2005, Proposition 2.7.1.
  9. «The Yoneda Lemma and Presheaves | Category Theory Class Notes». fiveable.me (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 13 Σεπτεμβρίου 2025.
  10. Lurie, Definition 1.2.16.1.
  11. Lurie, Proposition 5.1.3.1.
  12. «copresheaf». nLab. Ανακτήθηκε στις 4 Σεπτεμβρίου 2024.