5.范畴的例子

接着学习函子,函子是范畴之间的结构保持映射。

给出两个函子,通过逐点复合的方式可以得到一个新的函子,可以验证,这种复合运算满足结合律,并且存在恒等态射。

于是,可能有人就粗心的认为范畴和函子也能构成一个新的范畴。然而这种说法是不准确的,范畴公理要求任意两个对象之间的态射可以构成一个集合,但是两个范畴都包含了一个类的对象,所以他们之间的所有函子组成的应该是一个类,而不是一个集合。

因此,在范畴论中要时刻注意区分集合与类。

这就引出了这样的定义,一个范畴称之为小范畴,等价于它的对象所组成的类是一个集合。注意,类是比集合大的概念,集合一定是类,类不一定是集合。

于是就有结论,小范畴和函子可以构成一个新范畴。因为集合之间的全体函数依然构成一个集合。set \ X,Y\ \ \ Y^X={f:X\rightarrow Y}is \ a \ set


一些明显的范畴例子

集合范畴:集合与映射

拓扑空间范畴:拓扑空间和连续映射

群范畴:群和群同态

带幺交换环范畴:带幺交换环和环同态

实向量空间范畴:实向量空间和线性变换

实巴拿赫空间范畴:实巴拿赫空间和有界线性泛函

集合和单射

实巴拿赫空间和线性收缩??这个没见过,不清楚

一些数学构造也能视为范畴

a.对象为自然数,箭头是n到m的矩阵,规模为n*m,复合是矩阵的通常乘法。这里会有疑惑,因为这里的箭头不再是映射了,可以理解为序对的一个对应。(n,m)\rightarrow A_{n\times m},一个序对对应一个由矩阵构成的集合。

b.一个偏序集也可视为范畴,对象为集合元素,态射定义为(x,y)\rightarrow {*},if \ x\leq y(x,y)\rightarrow \phi ,others,于是复合就是传递性,恒等就是自反性。这两个性质在偏序的定义中已经满足了。

c.任意集合可视为范畴,对象为集合元素,态射只有恒等态射。这样的范畴称之为离散范畴,离散的含义可以考虑离散拓扑,逐点而无关联。

d.幺半群可视为只含一个对象的范畴,态射集就是M自身,复合律是幺半群自身的乘法,幺半群其实就像一个函数作用。每个群都是幺半群,区别在于幺半群中的元素不保证逆的存在。既然幺半群都是范畴了,群自然也是范畴,带幺环也是范畴,此时复合律由环的乘法给出。



暂时先到这吧,内容比较多,虽然说学习范畴论最大的乐趣就是数学对象的联系性,但是,这也不可避免的要首先了解许多数学结构,在充分了解的基础上才能真切的体会到这种联系性。像上面的这些结构,一类是结构化集合和结构保持映射,虽然有着共性,但本身就有非常丰富的内容,一类是更加广义的数学结构,这些才是未开发之地,带来了新的问题,显示了理论的活力。不过,这些都无所谓,学习数学是寻求一种乐趣,寻求一种美的享受。无论是机械证明的美,创造性的美,还是联系性的美,通过辛苦的学习体会到这种美就是最大的快乐了。

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