Группоид - Groupoid

Эта статья о группоидах в теории категорий. Для алгебраической структуры с одной бинарной операцией см. магма (алгебра).

В математика, особенно в теория категорий и теория гомотопии, а группоид (менее часто Группоид Брандта или же виртуальная группа) обобщает понятие группа несколькими эквивалентными способами. Группоид можно рассматривать как:

• Группа с частичная функция замена бинарная операция;
• Категория в котором каждый морфизм обратимо. Такую категорию можно рассматривать как дополненную унарная операция, называется обратный по аналогии с теория групп.^[1] Группоид, в котором есть только один объект, - это обычная группа.

В присутствии зависимая типизация, категорию в целом можно рассматривать как типизированную моноид, и аналогично, группоид можно рассматривать как просто типизированную группу. Морфизмы переходят один от одного объекта к другому и образуют зависимое семейство типов, таким образом, морфизмы могут быть типизированы ${displaystyle g:Aightarrow B}$, ${displaystyle h:Bightarrow C}$, сказать. Таким образом, композиция является общей функцией: ${displaystyle circ :(Bightarrow C)ightarrow (Aightarrow B)ightarrow Aightarrow C}$, так что ${displaystyle hcirc g:Aightarrow C}$.

Особые случаи включают:

• Сетоиды: наборы которые идут с отношение эквивалентности,
• G-наборы: наборы, оснащенные действие группы ${displaystyle G}$.

Группоиды часто используются для рассуждений о геометрический такие объекты, как коллекторы. Генрих Брандт  (1927 ) ввел группоиды неявно через Полугруппы Брандта.^[2]

Определения

Группоид - это алгебраическая структура ${displaystyle (G,ast )}$ состоящий из непустого множества ${displaystyle G}$ и двоичный частичная функция '${displaystyle ast }$'определено на ${displaystyle G}$.

Алгебраический

Группоид - это набор ${displaystyle G}$ с унарная операция ${displaystyle {}^{-1}:G o G,}$ и частичная функция ${displaystyle *:G imes Gightharpoonup G}$. Здесь * не бинарная операция потому что он не обязательно определен для всех пар элементов ${displaystyle G}$. Точные условия, при которых ${displaystyle *}$ определены здесь не сформулированы и различаются в зависимости от ситуации.

${displaystyle ast }$ и ⁻¹ обладают следующими аксиоматическими свойствами: Для всех ${displaystyle a}$, ${displaystyle b}$, и ${displaystyle c}$ в ${displaystyle G}$,

1. Ассоциативность: Если ${displaystyle a*b}$ и ${displaystyle b*c}$ определены, то ${displaystyle (a*b)*c}$ и ${displaystyle a*(b*c)}$ определены и равны. И наоборот, если один из ${displaystyle (a*b)*c}$ и ${displaystyle a*(b*c)}$ определено, то оба ${displaystyle a*b}$ и ${displaystyle b*c}$ а также ${displaystyle (a*b)*c}$ = ${displaystyle a*(b*c)}$.
2. Обратный: ${displaystyle a^{-1}*a}$ и ${displaystyle a*{a^{-1}}}$ всегда определены.
3. Личность: Если ${displaystyle a*b}$ определено, то ${displaystyle a*b*{b^{-1}}=a}$, и ${displaystyle {a^{-1}}*a*b=b}$. (Предыдущие две аксиомы уже показывают, что эти выражения определены и недвусмысленны.)

Из этих аксиом следуют два простых и удобных свойства:

• ${displaystyle (a^{-1})^{-1}=a}$,
• Если ${displaystyle a*b}$ определено, то ${displaystyle (a*b)^{-1}=b^{-1}*a^{-1}}$.^[3]

Теоретическая категория

Группоид - это малая категория в котором каждый морфизм является изоморфизм, т.е. обратимый.^[1] Точнее, группоид грамм является:

• Множество грамм₀ из объекты;
• Для каждой пары объектов Икс и у в грамм₀, существует (возможно, пустое) множество грамм(Икс,у) из морфизмы (или же стрелки) из Икс к у. Мы пишем ж : Икс → у чтобы указать, что ж является элементом грамм(Икс,у).
• Для каждого объекта Икс, обозначенный элемент ${displaystyle mathrm {id} _{x}}$ из грамм(Икс,Икс);
• Для каждой тройки объектов Икс, у, и z, а функция ${displaystyle mathrm {comp} _{x,y,z}:G(y,z) imes G(x,y)ightarrow G(x,z):(g,f)mapsto gf}$;
• Для каждой пары объектов Икс, у функция ${displaystyle mathrm {inv} :G(x,y)ightarrow G(y,x):fmapsto f^{-1}}$;

удовлетворительное, для любого ж : Икс → у, грамм : у → z, и час : z → ш:

• ${displaystyle f mathrm {id} _{x}=f}$ и ${displaystyle mathrm {id} _{y} f=f}$;
• ${displaystyle (hg)f=h(gf)}$;
• ${displaystyle ff^{-1}=mathrm {id} _{y}}$ и ${displaystyle f^{-1}f=mathrm {id} _{x}}$.

Если ж является элементом грамм(Икс,у) тогда Икс называется источник из ж, написано s(ж), и у называется цель из ж, написано т(ж).

В более общем плане можно рассматривать группоидный объект в произвольной категории, допускающей конечное расслоение.

Сравнение определений

Как мы сейчас покажем, алгебраическое и теоретико-категориальное определения эквивалентны. Для группоида в теоретико-категориальном смысле пусть грамм быть несвязный союз всех наборов грамм(Икс,у) (т.е. множества морфизмов из Икс к у). потом ${displaystyle mathrm {comp} }$ и ${displaystyle mathrm {inv} }$ стать частичными операциями на грамм, и ${displaystyle mathrm {inv} }$ фактически будет определяться везде. Определим ∗ как ${displaystyle mathrm {comp} }$ и ⁻¹ быть ${displaystyle mathrm {inv} }$, что дает группоид в алгебраическом смысле. Явная ссылка на грамм₀ (и, следовательно, ${displaystyle mathrm {id} }$) можно отбросить.

И наоборот, учитывая группоид грамм в алгебраическом смысле, определим отношение эквивалентности ${displaystyle sim }$ по его элементам${displaystyle asim b}$ если только а ∗ а⁻¹ = б ∗ б⁻¹. Позволять грамм₀ - множество классов эквивалентности ${displaystyle sim }$, т.е. ${displaystyle G_{0}:=G/!!sim }$. Обозначить а ∗ а⁻¹ к ${displaystyle 1_{x}}$ если ${displaystyle ain x}$ с ${displaystyle xin G_{0}}$.

Теперь определим ${displaystyle G(x,y)}$ как набор всех элементов ж такой, что ${displaystyle 1_{x}*f*1_{y}}$ существуют. Данный ${displaystyle fin G(x,y)}$ и ${displaystyle gin G(y,z),}$ их состав определяется как ${displaystyle gf:=f*gin G(x,z)}$. Чтобы увидеть, что это хорошо определено, заметьте, что, поскольку ${displaystyle (1_{x}*f)*1_{y}}$ и ${displaystyle 1_{y}*(g*1_{z})}$ существует, так же ${displaystyle (1_{x}*f*1_{y})*(g*1_{z})=f*g}$. Морфизм идентичности на Икс затем ${displaystyle 1_{x}}$, и теоретико-категориальный обратный к ж является ж⁻¹.

Наборы в определениях выше можно заменить на классы, как это обычно бывает в теории категорий.

Группы вершин

Учитывая группоид грамм, то группы вершин или же группы изотропии или же группы объектов в грамм являются подмножествами вида грамм(Икс,Икс), куда Икс любой объект грамм. Из приведенных выше аксиом легко следует, что это действительно группы, поскольку каждая пара элементов составна, а обратные элементы находятся в одной группе вершин.

Категория группоидов

А субгруппоид это подкатегория это сам по себе группоид. А группоидный морфизм является просто функтором между двумя (теоретико-категориальными) группоидами. Категория, объекты которой являются группоидами, а морфизмы - группоидными морфизмами, называется категорией. категория группоидов, или категория группоидов, обозначенный Grpd.

Полезно, что эта категория, как и категория малых категорий, Декартово закрыто. То есть мы можем построить для любых группоидов ${displaystyle H,K}$ группоид ${displaystyle operatorname {GPD} (H,K)}$ чьи объекты являются морфизмами ${displaystyle H o K}$ и стрелки которого являются естественными эквивалентностями морфизмов. Таким образом, если ${displaystyle H,K}$ - просто группы, то такие стрелки - сопряжения морфизмов. Главный результат состоит в том, что для любых группоидов ${displaystyle G,H,K}$ есть естественная биекция

${displaystyle operatorname {Grpd} (G imes H,K)cong operatorname {Grpd} (G,operatorname {GPD} (H,K)).}$

Этот результат представляет интерес, даже если все группоиды ${displaystyle G,H,K}$ просто группы.

Волокна и покрытия

Представляют интерес частные виды морфизмов группоидов. Морфизм ${displaystyle p:E o B}$ группоидов называется расслоение если для каждого объекта ${displaystyle x}$ из ${displaystyle E}$ и каждый морфизм ${displaystyle b}$ из ${displaystyle B}$ начинается с ${displaystyle p(x)}$ есть морфизм ${displaystyle e}$ из ${displaystyle E}$ начинается с ${displaystyle x}$ такой, что ${displaystyle p(e)=b}$. Расслоение называется покрывающий морфизм или же покрытие группоидов если в дальнейшем такой ${displaystyle e}$ уникален. Накрывающие морфизмы группоидов особенно полезны, потому что их можно использовать для моделирования покрывающие карты пространств.^[4]

Также верно, что категория накрывающих морфизмов данного группоида ${displaystyle B}$ эквивалентна категории действий группоида ${displaystyle B}$ на наборах.

Примеры

Топология

Основная статья: Фундаментальный группоид

Учитывая топологическое пространство ${displaystyle X}$, позволять ${displaystyle G_{0}}$ быть набором ${displaystyle X}$. Морфизмы с точки ${displaystyle p}$ к точке ${displaystyle q}$ находятся классы эквивалентности из непрерывный пути из ${displaystyle p}$ к ${displaystyle q}$, причем два пути эквивалентны, если они гомотопный.Два таких морфизма составляются следующим образом: сначала по первому пути, затем по второму; гомотопическая эквивалентность гарантирует, что эта композиция ассоциативный. Этот группоид называется фундаментальный группоид из ${displaystyle X}$, обозначенный ${displaystyle pi _{1}(X)}$ (или иногда, ${displaystyle Pi _{1}(X)}$).^[5] Обычная фундаментальная группа ${displaystyle pi _{1}(X,x)}$ - тогда группа вершин для точки ${displaystyle x}$. Для линейно-связного пространства фундаментальный группоид и фундаментальная группа совпадают, и операция композиции определена для всех пар классов эквивалентности.

Важным расширением этой идеи является рассмотрение фундаментального группоида. ${displaystyle pi _{1}(X,A)}$ куда ${displaystyle Asubset X}$ - выбранный набор «базовых точек». Здесь рассматриваются только пути, конечные точки которых принадлежат ${displaystyle A}$. ${displaystyle pi _{1}(X,A)}$ является субгруппоидом ${displaystyle pi _{1}(X)}$. Набор ${displaystyle A}$ могут быть выбраны в зависимости от геометрии ситуации.

Отношение эквивалентности

Если ${displaystyle X}$ это набор с отношение эквивалентности обозначается инфикс ${displaystyle sim }$, то группоид, "представляющий" это отношение эквивалентности, может быть сформирован следующим образом:

• Объектами группоида являются элементы ${displaystyle X}$;
• Для любых двух элементов ${displaystyle x}$ и ${displaystyle y}$ в ${displaystyle X}$, есть единственный морфизм из ${displaystyle x}$ к ${displaystyle y}$ если и только если ${displaystyle xsim y}$.

Групповое действие

Если группа ${displaystyle G}$ действует на съемочной площадке ${displaystyle X}$, то мы можем сформировать группоид действия (или же трансформационный группоид) представляющий это групповое действие следующее:

• Объекты являются элементами ${displaystyle X}$;
• Для любых двух элементов ${displaystyle x}$ и ${displaystyle y}$ в ${displaystyle X}$, то морфизмы из ${displaystyle x}$ к ${displaystyle y}$ соответствуют элементам ${displaystyle g}$ из ${displaystyle G}$ такой, что ${displaystyle gx=y}$;
• Сочинение морфизмов интерпретирует бинарная операция из ${displaystyle G}$.

Более конкретно, группоид действия это небольшая категория с ${displaystyle mathrm {ob} (C)=X}$ и ${displaystyle mathrm {hom} (C)=G imes X}$ с исходной и целевой картами ${displaystyle s(g,x)=x}$ и ${displaystyle t(g,x)=gx}$. Часто обозначается ${displaystyle Gltimes X}$ (или же ${displaystyle Xtimes G}$). Тогда умножение (или композиция) в группоиде ${displaystyle (h,y)(g,x)=(hg,x)}$ который определяется при условии ${displaystyle y=gx}$.

За ${displaystyle x}$ в ${displaystyle X}$группа вершин состоит из тех ${displaystyle (g,x)}$ с ${displaystyle gx=x}$, которая является просто подгруппой изотропии в ${displaystyle x}$ для данного действия (поэтому группы вершин также называют группами изотропии).

Другой способ описать ${displaystyle G}$-set это категория функторов ${displaystyle [mathrm {Gr} ,mathrm {Set} ]}$, куда ${displaystyle mathrm {Gr} }$ группоид (категория) с одним элементом и изоморфный к группе ${displaystyle G}$. Действительно, каждый функтор ${displaystyle F}$ этой категории определяет набор ${displaystyle X=F(mathrm {Gr} )}$ и для каждого ${displaystyle g}$ в ${displaystyle G}$ (т.е. для каждого морфизма в ${displaystyle mathrm {Gr} }$) индуцирует биекция ${displaystyle F_{g}}$ : ${displaystyle X o X}$. Категориальная структура функтора ${displaystyle F}$ уверяет нас, что ${displaystyle F}$ определяет ${displaystyle G}$-действие на съемочной площадке ${displaystyle G}$. Уникальный) представимый функтор ${displaystyle F}$ : ${displaystyle mathrm {Gr} }$→${displaystyle mathrm {Set} }$ это Представительство Кэли из ${displaystyle G}$. На самом деле этот функтор изоморфен ${displaystyle mathrm {Hom} (mathrm {Gr} ,-)}$ и так отправляет ${displaystyle mathrm {ob} (mathrm {Gr} )}$ к набору ${displaystyle mathrm {Hom} (mathrm {Gr} ,mathrm {Gr} )}$ который по определению является "набором" ${displaystyle G}$ и морфизм ${displaystyle g}$ из ${displaystyle mathrm {Gr} }$ (т.е. элемент ${displaystyle g}$ из ${displaystyle G}$) к перестановке ${displaystyle F_{g}}$ из набора ${displaystyle G}$. Мы делаем вывод из Йонеда вложение что группа ${displaystyle G}$ изоморфна группе ${displaystyle {F_{g}mid gin G}}$, а подгруппа группы перестановки из ${displaystyle G}$.

Конечный набор

Рассмотрим конечное множество ${displaystyle X={-2,-1,0,1,2}}$, мы можем сформировать групповое действие ${displaystyle mathbb {Z} /2}$ действующий на ${displaystyle X}$ считая каждое число отрицательным, поэтому ${displaystyle -2mapsto 2}$ и ${displaystyle 1mapsto -1}$. Фактор-группоид ${displaystyle [X/G]}$ - множество классов эквивалентности из этого группового действия ${displaystyle {[0],[1],[2]}}$, и ${displaystyle [0]}$ имеет групповое действие ${displaystyle mathbb {Z} /2}$ в теме.

Частное разнообразие

На ${displaystyle mathbb {A} ^{n}}$, любая конечная группа ${displaystyle G}$ который соответствует ${displaystyle GL(n)}$ дать групповое действие на ${displaystyle mathbb {A} ^{n}}$ (так как это группа автоморфизмов). Тогда фактор-группоид может иметь вид ${displaystyle [mathbb {A} ^{n}/G]}$, имеющий одну точку со стабилизатором ${displaystyle G}$ в происхождении. Подобные примеры составляют основу теории орбифолды. Еще одно широко изучаемое семейство орбифолдов: весовые проективные пространства ${displaystyle mathbb {P} (n_{1},ldots ,n_{k})}$ и их подпространства, такие как Орбифолды Калаби-Яу.

Волокнистый продукт группоидов

Дана диаграмма группоидов с группоидными морфизмами

${displaystyle {egin{aligned}&&X&&downarrow Y&ightarrow &Zend{aligned}}}$

куда ${displaystyle f:X o Z}$ и ${displaystyle g:Y o Z}$, мы можем сформировать группоид ${displaystyle X imes _{Z}Y}$ чьи объекты тройки ${displaystyle (x,phi ,y)}$, куда ${displaystyle xin { ext{Ob}}(X)}$, ${displaystyle yin { ext{Ob}}(Y)}$, и ${displaystyle phi :f(x) o g(y)}$ в ${displaystyle Z}$. Морфизмы можно определить как пару морфизмов ${displaystyle (alpha ,eta )}$ куда ${displaystyle alpha :x o x'}$ и ${displaystyle eta :y o y'}$ такой, что для троек ${displaystyle (x,phi ,y),(x',phi ',y')}$ , есть коммутативная диаграмма в ${displaystyle Z}$ из ${displaystyle f(alpha ):f(x) o f(x')}$, ${displaystyle g(eta ):g(y) o g(y')}$ и ${displaystyle phi ,phi '}$.^[6]

Гомологическая алгебра

Двухчленный комплекс

${displaystyle C_{1}{overset {d}{ightarrow }}C_{0}}$

объектов в конкретный Абелева категория может быть использована для формирования группоида. Он имеет в качестве объектов множество ${displaystyle C_{0}}$ и стрелы ${displaystyle C_{1}oplus C_{0}}$ где исходный морфизм - это просто проекция на ${displaystyle C_{0}}$ в то время как целевой морфизм - добавление проекции на ${displaystyle C_{1}}$ составлен с ${displaystyle d}$ и проекция на ${displaystyle C_{0}}$. То есть, учитывая ${displaystyle c_{1}+c_{0}in C_{1}oplus C_{0}}$ у нас есть

${displaystyle t(c_{1}+c_{0})=d(c_{1})+c_{0}}$

Конечно, если абелева категория - это категория когерентных пучков на схеме, то эту конструкцию можно использовать для формирования предпучка группоидов.

Загадки

В то время как головоломки, такие как Кубик Рубика можно смоделировать с помощью теории групп (см. Группа Кубик Рубика ) некоторые головоломки лучше смоделировать как группоиды.^[7]

Преобразования пятнадцать пазлов образуют группоид (не группу, так как не все ходы могут быть составлены).^[8][9][10] Этот группоидные действия по конфигурациям.

Матьё группоид

В Матьё группоид группоид введен Джон Хортон Конвей воздействуя на 13 точек таким образом, что элементы, фиксирующие точку, образуют копию Группа Матье M₁₂.

Отношение к группам

Групповые структуры
	Тотальностьα	Ассоциативность	Личность	Обратимость	Коммутативность
Полугрупоидный	Ненужный	Необходимый	Ненужный	Ненужный	Ненужный
Малая категория	Ненужный	Необходимый	Необходимый	Ненужный	Ненужный
Группоид	Ненужный	Необходимый	Необходимый	Необходимый	Ненужный
Магма	Необходимый	Ненужный	Ненужный	Ненужный	Ненужный
Квазигруппа	Необходимый	Ненужный	Ненужный	Необходимый	Ненужный
Единичная магма	Необходимый	Ненужный	Необходимый	Ненужный	Ненужный
Петля	Необходимый	Ненужный	Необходимый	Необходимый	Ненужный
Полугруппа	Необходимый	Необходимый	Ненужный	Ненужный	Ненужный
Обратная полугруппа	Необходимый	Необходимый	Ненужный	Необходимый	Ненужный
Моноид	Необходимый	Необходимый	Необходимый	Ненужный	Ненужный
Коммутативный моноид	Необходимый	Необходимый	Необходимый	Ненужный	Необходимый
Группа	Необходимый	Необходимый	Необходимый	Необходимый	Ненужный
Абелева группа	Необходимый	Необходимый	Необходимый	Необходимый	Необходимый
^ α Закрытие, который используется во многих источниках, является аксиомой, эквивалентной совокупности, хотя и по-другому.

Если группоид имеет только один объект, то множество его морфизмов образует группа. Используя алгебраическое определение, такой группоид буквально представляет собой группу.^[11] Многие концепции теория групп обобщить на группоиды с понятием функтор заменяя это групповой гомоморфизм.

Если ${displaystyle x}$ является объектом группоида ${displaystyle G}$, то множество всех морфизмов из ${displaystyle x}$ к ${displaystyle x}$ образует группу ${displaystyle G(x)}$ (называемая группой вершин, определенной выше). Если есть морфизм ${displaystyle f}$ из ${displaystyle x}$ к ${displaystyle y}$, то группы ${displaystyle G(x)}$ и ${displaystyle G(y)}$ находятся изоморфный, с изоморфизмом, задаваемым отображение ${displaystyle g o fgf^{-1}}$.

Каждый связаны группоид, то есть тот, в котором любые два объекта связаны по крайней мере одним морфизмом, изоморфен группоиду действия (как определено выше) ${displaystyle (G,X)}$. По связности будет только один орбита под действием. Если группоид не связен, то он изоморфен несвязный союз группоидов указанного типа (возможно, с разными группами ${displaystyle G}$ и устанавливает ${displaystyle X}$ для каждого связного компонента).

Обратите внимание, что описанный выше изоморфизм не уникален, и нет естественный выбор. Выбор такого изоморфизма для связного группоида по сути означает выбор одного объекта ${displaystyle x_{0}}$, а групповой изоморфизм ${displaystyle h}$ из ${displaystyle G(x_{0})}$ к ${displaystyle G}$, и для каждого ${displaystyle x}$ Кроме как ${displaystyle x_{0}}$, морфизм в ${displaystyle G}$ из ${displaystyle x_{0}}$ к ${displaystyle x}$.

В терминах теории категорий каждая связная компонента группоида есть эквивалент (но нет изоморфный ) в группоид с одним объектом, то есть одной группой. Таким образом, любой группоид эквивалентен мультимножество несвязанных групп. Другими словами, для эквивалентности вместо изоморфизма не нужно указывать множества ${displaystyle X}$, только группы ${displaystyle G.}$ Например,

• Фундаментальный группоид ${displaystyle X}$ эквивалентен сбору фундаментальные группы каждого компонент линейной связности из ${displaystyle X}$, но изоморфизм требует указания набора точек в каждом компоненте;
• Набор ${displaystyle X}$ с отношением эквивалентности ${displaystyle sim }$ эквивалентен (как группоид) одной копии тривиальная группа для каждого класс эквивалентности, но изоморфизм требует указания каждого класса эквивалентности:
• Набор ${displaystyle X}$ оснащен действие группы ${displaystyle G}$ эквивалентен (как группоид) одной копии ${displaystyle G}$ для каждого орбита действия, но изоморфизм требует указания, какой набор каждой орбиты.

Распад группоида в простой набор групп приводит к потере некоторой информации даже с теоретико-категориальной точки зрения, потому что это не так. естественный. Таким образом, когда группоиды возникают в терминах других структур, как в приведенных выше примерах, может быть полезно поддерживать полный группоид. В противном случае необходимо выбрать способ просмотра каждого ${displaystyle G(x)}$ в рамках одной группы, и этот выбор может быть произвольным. В нашем примере из топология, вам нужно будет сделать последовательный выбор путей (или классов эквивалентности путей) из каждой точки ${displaystyle p}$ к каждой точке ${displaystyle q}$ в том же компоненте линейной связности.

В качестве более яркого примера можно привести классификацию группоидов с одним эндоморфизм не сводится к чисто теоретическим соображениям. Это аналогично тому, что классификация векторные пространства с одним эндоморфизмом нетривиально.

Морфизмы группоидов бывают разных видов, чем морфизмы групп: например, у нас есть расслоения, покрывающие морфизмы, универсальные морфизмы, и факторные морфизмы. Таким образом, подгруппа ${displaystyle H}$ группы ${displaystyle G}$ дает действие ${displaystyle G}$ на съемках смежные классы из ${displaystyle H}$ в ${displaystyle G}$ и, следовательно, накрывающий морфизм ${displaystyle p}$ из, скажем, ${displaystyle K}$ к ${displaystyle G}$, куда ${displaystyle K}$ группоид с группы вершин изоморфен ${displaystyle H}$. Таким образом, презентации группы ${displaystyle G}$ можно "поднять" до презентаций группоида ${displaystyle K}$, и это полезный способ получить информацию о презентациях подгруппы ${displaystyle H}$. Для получения дополнительной информации см. Книги Хиггинса и Брауна в Справочнике.

Свойства категории Grpd

• Grpd является одновременно полным и неполным
• Grpd декартова закрытая категория

Отношении Кот

Включение ${displaystyle i:mathbf {Grpd} o mathbf {Cat} }$ имеет левое и правое сопряжение:

${displaystyle hom _{mathbf {Grpd} }(C[C^{-1}],G)cong hom _{mathbf {Cat} }(C,i(G))}$

${displaystyle hom _{mathbf {Cat} }(i(G),C)cong hom _{mathbf {Grpd} }(G,mathrm {Core} (C))}$

Здесь, ${displaystyle C[C^{-1}]}$ обозначает локализация категории который переворачивает каждый морфизм, и ${displaystyle mathrm {Core} (C)}$ обозначает подкатегорию всех изоморфизмов.

Отношении sSet

В нервный функтор ${displaystyle N:mathbf {Grpd} o mathbf {sSet} }$ встраивает Grpd как полная подкатегория категории симплициальных множеств. Нерв группоида всегда имеет комплекс Кана.

Нерв имеет левый сопряженный

${displaystyle hom _{mathbf {Grpd} }(pi _{1}(X),G)cong hom _{mathbf {sSet} }(X,N(G))}$

Здесь, ${displaystyle pi _{1}(X)}$ обозначает фундаментальный группоид симплициального множества X.

Группоиды в Grpd

Основная статья: Двойной группоид

Существует дополнительная структура, которая может быть получена из группоидов, внутренних по отношению к категории группоидов, двугруппоиды.^[12][13] Потому что Grpd является 2-категорией, эти объекты образуют 2-категорию вместо 1-категории, поскольку есть дополнительная структура. По сути, это группоиды. ${displaystyle {mathcal {G}}_{1},{mathcal {G}}_{0}}$ с функторами

${displaystyle s,t:{mathcal {G}}_{1} o {mathcal {G}}_{0}}$

и вложение, заданное тождественным функтором

${displaystyle i:{mathcal {G}}_{0} o {mathcal {G}}_{1}}$

Один из способов представить себе эти 2-группоиды - они содержат объекты, морфизмы и квадраты, которые могут составлять вместе по вертикали и горизонтали. Например, с учетом квадратов

${displaystyle {egin{matrix}ullet & o &ullet downarrow &&downarrow ullet &xrightarrow {a} &ullet end{matrix}}}$ и ${displaystyle {egin{matrix}ullet &xrightarrow {a} &ullet downarrow &&downarrow ullet & o &ullet end{matrix}}}$

с ${displaystyle a}$ один и тот же морфизм, они могут быть соединены по вертикали, давая диаграмму

${displaystyle {egin{matrix}ullet & o &ullet downarrow &&downarrow ullet &xrightarrow {a} &ullet downarrow &&downarrow ullet & o &ullet end{matrix}}}$

который можно преобразовать в другой квадрат, составив вертикальные стрелки. Аналогичный закон композиции существует и для горизонтальных прикреплений квадратов.

Группоиды Ли и алгеброиды Ли

При изучении геометрических объектов возникающие группоиды часто несут в себе дифференцируемая структура превращая их в Группоиды лжи Их можно изучить с точки зрения Алгеброиды Ли, по аналогии с соотношением между Группы Ли и Алгебры Ли.

Смотрите также

• ∞-группоид
• 2-группа
• Теория гомотопического типа
• Обратная категория
• группоидная алгебра (не путать с алгебраический группоид )
• R-алгеброид

Примечания

1. Дикс и Вентура (1996). Группа, фиксируемая семейством инъективных эндоморфизмов свободной группы. п. 6.
2. Полугруппа Брандта в энциклопедии математики Springer - ISBN  1-4020-0609-8
3. Доказательство первого свойства: из 2. и 3. получаем а⁻¹ = а⁻¹ * а * а⁻¹ и (а⁻¹)⁻¹ = (а⁻¹)⁻¹ * а⁻¹ * (а⁻¹)⁻¹. Подставляя первое во второе и применяя еще 3 раза, получаем (а⁻¹)⁻¹ = (а⁻¹)⁻¹ * а⁻¹ * а * а⁻¹ * (а⁻¹)⁻¹ = (а⁻¹)⁻¹ * а⁻¹ * а = а. ✓
   Доказательство второй собственности: поскольку а * б определено, то же самое (а * б)⁻¹ * а * б. Следовательно (а * б)⁻¹ * а * б * б⁻¹ = (а * б)⁻¹ * а также определяется. Более того, поскольку а * б определено, так же а * б * б⁻¹ = а. Следовательно а * б * б⁻¹ * а⁻¹ также определяется. Из 3. получаем (а * б)⁻¹ = (а * б)⁻¹ * а * а⁻¹ = (а * б)⁻¹ * а * б * б⁻¹ * а⁻¹ = б⁻¹ * а⁻¹. ✓
4. J.P. May, Краткий курс алгебраической топологии, 1999, Издательство Чикагского университета ISBN  0-226-51183-9 (см. главу 2)
5. "фундаментальный группоид в nLab". ncatlab.org. Получено 2017-09-17.
6. "Локализация и инварианты Громова-Виттена" (PDF). п. 9. В архиве (PDF) с оригинала 12 февраля 2020 года.
7. Введение в группы, группоиды и их представления: введение; Альберто Иборт, Мигель А. Родригес; CRC Press, 2019.
8. Джим Белк (2008) Головоломки, группы и группоиды, Семинар по всему
9. Группоид из 15 головоломок (1) В архиве 2015-12-25 на Wayback Machine, Бесконечные книги
10. Группоид из 15 пазлов (2) В архиве 2015-12-25 на Wayback Machine, Бесконечные книги
11. Сопоставление группы с соответствующим группоидом с одним объектом иногда называют изменением цикла, особенно в контексте теория гомотопии, видеть "разворот в nLab". ncatlab.org. Получено 2017-10-31..
12. Сегарра, Антонио М .; Heredia, Benjamín A .; Ремедиос, Хосуэ (19 марта 2010 г.). «Двойные группоиды и гомотопические 2-типы». arXiv: 1003,3820 [математика].
13. Эресманн, Чарльз (1964). «Категории и структуры: дополнительные элементы». Séminaire Ehresmann. Topologie et géométrie différentielle. 6: 1–31.

Рекомендации

• Брандт, H (1927), "Über eine Verallgemeinerung des Gruppenbegriffes", Mathematische Annalen, 96 (1): 360–366, Дои:10.1007 / BF01209171
• Браун, Рональд, 1987 г. "От групп к группоидам: краткий обзор," Бык. Лондонская математика. Soc. 19: 113-34. Рассматривается история группоидов до 1987 г., начиная с работ Брандта о квадратичных формах. В загружаемой версии обновлено множество ссылок.
• —, 2006. Топология и группоиды. Книжный цех. Пересмотренное и расширенное издание книги, ранее опубликованной в 1968 и 1988 годах. Группоиды вводятся в контексте их топологического применения.
• —, Теория многомерных групп Объясняет, как концепция группоидов привела к многомерным гомотопическим группоидам, имеющим приложения в теория гомотопии и в группе когомология. Много ссылок.
• Дикс, Уоррен; Вентура, Энрик (1996), Группа, фиксированная семейством инъективных эндоморфизмов свободной группы, Математические обзоры и монографии, 195, Книжный магазин AMS, ISBN  978-0-8218-0564-0
• Докучаев, М .; Exel, R .; Пиччоне, П. (2000). "Частные представления и частичные групповые алгебры". Журнал алгебры. Эльзевир. 226: 505–532. arXiv:математика / 9903129. Дои:10.1006 / jabr.1999.8204. ISSN  0021-8693.
• Ф. Борсё, Г. Джанелидзе, 2001 г., Теории Галуа. Cambridge Univ. Нажмите. Показывает, как обобщения Теория Галуа привести к Группоиды Галуа.
• Каннас да Силва, А., и А. Вайнштейн, Геометрические модели для некоммутативных алгебр. Особенно Часть VI.
• Голубицкий, М., Ян Стюарт, 2006 г. "Нелинейная динамика сетей: формализм группоидов ", Бык. Амер. Математика. Soc. 43: 305-64
• "Группоид", Энциклопедия математики, EMS Press, 2001 [1994]
• Хиггинс П. Дж. "Фундаментальный группоид граф групп ", J. London Math. Soc. (2) 13 (1976) 145-149.
• Хиггинс П. Дж. И Тейлор Дж. "Фундаментальный группоид и гомотопический скрещенный комплекс орбитальное пространство "Теория категорий (Гуммерсбах, 1981), Конспект лекций по математике, том 962. Springer, Berlin (1982), 115–122.
• Хиггинс, П. Дж., 1971. Категории и группоиды. Заметки Ван Ностранда по математике. Переиздано в Перепечатки в теории и приложениях категорий, № 7 (2005), с. 1–195; свободно загружаемый. Существенное введение в теория категорий с особым упором на группоидов. Представляет приложения группоидов в теории групп, например, для обобщения Теорема Грушко, и в топологии, например фундаментальный группоид.
• Маккензи, К. К. Х., 2005. Общая теория группоидов Ли и алгеброидов Ли. Cambridge Univ. Нажмите.
• Вайнштейн, Алан "Группоиды: объединение внутренней и внешней симметрии - экскурсия по некоторым примерам. "Также доступно в Постскриптум., Уведомления AMS, июль 1996 г., стр. 744–752.
• Вайнштейн, Алан "Геометрия импульса " (2002)
• R.T. Зивальевич. «Группоиды в комбинаторике - приложения теории локальных симметрий». В Алгебраическая и геометрическая комбинаторика, том 423 из Contemp. Математика., 305–324. Амер. Математика. Soc., Провиденс, Род-Айленд (2006)
• фундаментальный группоид в nLab
• основной в nLab