雙積




在範疇論中,雙積是直積在預加法範疇中的推廣,它同時是範疇論意義下的積與上積。



定義


C{displaystyle {mathcal {C}}}mathcal{C} 為預加法範疇,因而任兩個對象 A,B{displaystyle A,B}A,B 間的態射集 HomC(A,B){displaystyle mathrm {Hom} _{mathcal {C}}(A,B)}{displaystyle mathrm {Hom} _{mathcal {C}}(A,B)} 是交換群。給定有限個對象 A1,…,An{displaystyle A_{1},ldots ,A_{n}}{displaystyle A_{1},ldots ,A_{n}},假設有:



  • 對象 A{displaystyle A}A,通常表作 A1⊕An{displaystyle A_{1}oplus cdots oplus A_{n}}{displaystyle A_{1}oplus cdots oplus A_{n}}

  • 態射 pk:A→Ak{displaystyle p_{k}:Ato A_{k}}{displaystyle p_{k}:Ato A_{k}}(稱為射影

  • 態射 ik:Ak→A{displaystyle i_{k}:A_{k}to A}{displaystyle i_{k}:A_{k}to A}(稱為內射


並假設:



  • i1∘p1+…in∘pn=idA{displaystyle i_{1}circ p_{1}+ldots i_{n}circ p_{n}=mathrm {id} _{A}}{displaystyle i_{1}circ p_{1}+ldots i_{n}circ p_{n}=mathrm {id} _{A}}

  • pk∘ik=idAk{displaystyle p_{k}circ i_{k}=mathrm {id} _{A_{k}}}{displaystyle p_{k}circ i_{k}=mathrm {id} _{A_{k}}}

  • k≠l⇒pk∘il=0{displaystyle kneq lRightarrow p_{k}circ i_{l}=0}{displaystyle kneq lRightarrow p_{k}circ i_{l}=0}


則稱 A{displaystyle A}AA1,…,An{displaystyle A_{1},ldots ,A_{n}}{displaystyle A_{1},ldots ,A_{n}}雙積


注意到若在定義中取 n=0{displaystyle n=0}n=0,則「空雙積」是一個對象 0{displaystyle 0}{displaystyle 0},使得恆等映射是零映射。



例子




  • 交換群範疇中存在雙積,此時的雙積即直和。

  • 一個域或除環上的向量空間也有雙積,即向量空間的直和。



性質



  • 如果空雙積存在,並且所有二元雙積 A1⊕A2{displaystyle A_{1}oplus A_{2}}{displaystyle A_{1}oplus A_{2}} 存在,則所有雙積皆存在。


  • 預加法範疇中的雙積同時是範疇意義下的積與上積,這是雙積一詞的由來。由此可導得空雙積是零對象。

  • 反之,預加法範疇中的積或上積也帶有自然的雙積結構。




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