7.自然变换

在基础拓扑学的学习了,拓扑空间和连续映射。但是给定两个连续映射,在这两个映射间还存在同伦,允许从一个函数变化到另一个函数。对于范畴和函子,也存在类似的场景。也就是函子到函子的变换。

考虑范畴A,B之间的两个函子F,G,一个从函子F到G的自然变换是一个由A中对象索引的B中的态射的类。并且满足上面的交换图。

看起来,就是对象A在范畴B中的两个像FA,GA之间的映射,并且箭头的两个像也是对应的。

对于自然变换,很明显具有复合运算,和恒等态射。于是,又有人粗心的认为函子和自然映射可以构成一个新的范畴。于是要强调一下,范畴定义中要求任意两个对象间的态射构成一个集合,而任意两个范畴之间的函子往往是一个类,所以函子间的自然变换就也是一个类。所以一般是不成立的。

当A是一个小范畴,B是任意范畴,那么A,B间的函子和函子间的自然变换构成一个范畴,当B是小范畴时,这个新范畴也是小范畴。

下面是第一个重要的定理

米田引理:

考虑由任意范畴A指向集合范畴的函子F,范畴A中的一个对象,以及对象A对应的可表函子。于是存在一个双射,由A的可表函子到函子F的自然变换,对应到函子F所确定的集合FA的元素。

这个双射就构成了关于变量A的自然映射,当A是小范畴时,这个双射也构成了关于变量F的自然变换。

证明有点长,等会看看。

在前面我们采用了自然变换第一种复合律,实际上还有另一种复合律。

这种自然变换的复合将复合函子变换到复合函子,是一种并列的方式。姑且称为G积。

两种复合的交错情形。

出于节省篇幅使用\beta\ast   F\equiv \beta\ast   1_FG\ast \alpha \equiv 1_G\ast \alpha


就到这里了,证明还要在看一下。篇幅多,内容不多。

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