A , B , C を対象 たいしょう とし、1A , 1B , 1C , f , g , g ⋅f を射 い とする圏 けん
数学 すうがく の一 いち 分野 ぶんや である圏 けん 論 ろん において中核 ちゅうかく 的 てき な概念 がいねん を成 な す圏 けん (けん、英 えい : category )は、数学 すうがく 的 てき 構造 こうぞう を取 と り扱 あつか うための枠組 わくぐ みであり、数学 すうがく 的 てき 対象 たいしょう をあらわす対象 たいしょう とそれらの間 あいだ の関係 かんけい を表 あらわ す射 い の集 あつ まりによって与 あた えられる。圏 けん はそれ自体 じたい 、群 ぐん に類似 るいじ した代数 だいすう 的 てき 構造 こうぞう として理解 りかい することができる。
二 ふた つの圏 けん が等 ひと しいとは、それらの対象 たいしょう の集 あつ まりが等 ひと しく、かつそれら対象 たいしょう の間 あいだ の射 い の集 あつ まりが等 ひと しく、さらにそれら射 しゃ の対 たい の結合 けつごう の仕方 しかた が相等 そうとう となることを言 い う。圏 けん 論 ろん の目的 もくてき に照 て らせば、圏 けん がまったく相 あい 等 ひと しいことは非常 ひじょう に強 つよ すぎる条件 じょうけん であり(それよりも緩 ゆる い圏 けん 同型 どうけい (英語 えいご 版 ばん ) でさえ強 つよ すぎる)、圏 けん 同値 どうち がしばしば考慮 こうりょ される(二 ふた つの圏 けん が同値 どうち であるとは、大 おお まかに言 い えば圏 けん の相等 そうとう において等式 とうしき で与 あた えられる関係 かんけい を、それぞれの圏 けん における同型 どうけい で置 お き換 か えたものとして与 あた えられる)。
圏 けん 論 ろん が初 はじ めて現 あらわ れるのは "General Theory of Natural Equivalences"(「自然 しぜん 同値 どうち に関 かん する一般 いっぱん 理論 りろん 」)と題 だい された論文 ろんぶん (Eilenberg & Mac Lane 1945 ) である[ 1] 。古典 こてん 的 てき だが今 いま もなお広 ひろ く用 もち いられる教科書 きょうかしょ として、マクレーンの『圏 けん 論 ろん の基礎 きそ 』がある。
圏 けん の定義 ていぎ にはいくつか同値 どうち なものが存在 そんざい するが、よく用 もち いられるものの一 ひと つを以下 いか に示 しめ す。
圏 けん C は以下 いか のものからなる:
対象 たいしょう の類 るい ob(C )
対象 たいしょう の間 あいだ の射 い の類 るい hom(C )
各 かく 射 い f ∈ hom(C ) には始 はじめ 域 いき と呼 よ ばれる対象 たいしょう a ∈ ob(C ) および終 おわり 域 いき と呼 よ ばれる対象 たいしょう b ∈ ob(C ) が付随 ふずい して、"f は a から b への射 しゃ である" と言 い い、f : a → b と書 か き表 あらわ す。
a から b への射 い の類 るい (hom-class ; ホム類 るい ) hom(a , b ) は a から b への射 い 全体 ぜんたい の成 な す類 るい を言 い う。
このとき、任意 にんい の三 さん 対象 たいしょう a , b , c ∈ ob(C ) に対 たい し、射 い の合成 ごうせい と呼 よ ばれる二 に 項 こう 演算 えんざん hom(a , b ) × hom(b , c ) → hom(a , c ); (f , g ) ↦ g ∘ f が存在 そんざい して以下 いか の公理 こうり を満足 まんぞく する:
結合 けつごう 律 りつ : f : a → b , g : b → c , h : c → d ならば h ∘ (g ∘ f ) = (h ∘ g ) ∘ f が成 な り立 た つ。
単位 たんい 律 りつ : 各 かく 対象 たいしょう x ∈ ob(C ) に対 たい して x の恒等 こうとう 射 しゃ と呼 よ ばれる自己 じこ 射 しゃ idx = 1x : x → x が存在 そんざい して、任意 にんい の射 い f : a → x および g : x → b に対 たい して 1x ∘ f = f and g ∘ 1x = g を満 み たす。
これらの公理 こうり から、各 かく 対象 たいしょう に対 たい して恒等 こうとう 射 しゃ はただ一 ひと つ存在 そんざい することが示 しめ せる。文献 ぶんけん によっては各 かく 対象 たいしょう を対応 たいおう する恒等 こうとう 射 う と同 どう 一 いち 視 し して、対象 たいしょう の存在 そんざい を陽 ひ に仮定 かてい しない定義 ていぎ を採用 さいよう するものもある。
記法 きほう についての注意 ちゅうい
一般 いっぱん の圏 けん を表 あらわ すのに、しばしばラテン大文字 おおもじ の太字 ふとじ C , D , … や、ラテン大文字 おおもじ のカリグラフ体 たい 𝒞 , 𝒟 , ℰ, … などが用 もち いられる。特定 とくてい の圏 けん は、その対象 たいしょう を表 あらわ す単語 たんご (の省略形 しょうりゃくけい )を用 もち いて同様 どうよう の仕方 しかた であらわす。例 たと えば集合 しゅうごう の圏 けん Set , 𝒮ℯ𝓉 や体 からだ の圏 けん Field , ℱ𝒾ℯ𝓁𝒹 , 位相 いそう 空間 くうかん の圏 けん Top , 𝒯 ℴ𝓅 , ファイバー束 たば の圏 けん Bdl , ℬ𝒹𝓁 のような具合 ぐあい である。
圏 けん C の射 い の類 るい hom(C ) は mor(C ) や arr(C ) などとも書 か く。同様 どうよう に対象 たいしょう a , b ∈ ob(C ) に対 たい する射 い の類 るい も mor(a , b ) や arr(a , b ) などとも書 か かれる。どの圏 けん で射 い を考 かんが えているか紛 まぎ らわしいときには、homC (a , b ) や morC (a , b ) のように圏 けん を明示 めいじ することもできる。より簡便 かんべん な記法 きほう では、圏 けん C の対象 たいしょう の類 るい を |C | で表 あらわ し、射 い の類 るい を記号 きごう の濫用 らんよう だが C で表 あらわ す(この場合 ばあい a から b への射 い の類 るい は単 たん に C (a , b ) と書 か く)。
射 い の合成 ごうせい を g ∘ f で(あるいは単 たん に併置 へいち gf で)表 あらわ すのは写像 しゃぞう とその合成 ごうせい の慣習 かんしゅう に合 あ わせたものだが、文献 ぶんけん によっては「図式 ずしき 順 じゅん 」で f ;g や fg と書 か くものもある[ 注釈 ちゅうしゃく 1] 。
圏 けん の大 おお きさ
圏 けん C が小 ちい さい (small ) とは、対象 たいしょう の類 るい ob(C ) および射 い の類 るい hom(C ) がともに集合 しゅうごう となる(つまり真 しん の類 るい でない)ときに言 い い、さもなくば大 おお きい (large ) と言 い う。射 い の類 るい が集合 しゅうごう とならずとも、任意 にんい の二 に 対象 たいしょう a , b ∈ ob(C ) をとるごとに、射 い の類 るい hom(a , b ) が集合 しゅうごう となるならば(hom(a , b ) を射 い 集合 しゅうごう 、ホム集合 しゅうごう などと呼 よ び)、その圏 けん は局所 きょくしょ 的 てき に小 ちい さい (locally small ) と言 い う。集合 しゅうごう の圏 けん など数学 すうがく における重要 じゅうよう な圏 けん の多 おお くは、小 ちい さくないとしても、少 すく なくとも局所 きょくしょ 的 てき に小 ちい さい。
文献 ぶんけん によっては、局所 きょくしょ 的 てき に小 ちい さい圏 けん のみを扱 あつか い、それを単 たん に圏 けん と呼 よ ぶ場合 ばあい もある。
以下 いか は圏 けん の例 れい である。Borceux (1994 , Examples 1.2.5, Examples 1.2.6)参照 さんしょう 。
分類 ぶんるい
圏 けん と記号 きごう
対象 たいしょう の類 るい
射 い の類 るい
合成 ごうせい
大 おお きさ
備考 びこう
具体 ぐたい 圏 けん
集合 しゅうごう の圏 けん Set
全 すべ ての集合 しゅうごう
全 すべ ての写像 しゃぞう
写像 しゃぞう の合成 ごうせい
大 おお きい
マグマの圏 けん Mag
全 すべ てのマグマ
全 すべ てのマグマ準 じゅん 同型 どうけい
半 はん 群 ぐん の圏 けん SemiGrp
全 すべ ての半 はん 群 ぐん
全 すべ ての半 はん 群 ぐん 準 じゅん 同型 どうけい
モノイドの圏 けん Mon
全 すべ てのモノイド
全 すべ てのモノイド準 じゅん 同型 どうけい
群 ぐん の圏 けん Grp
全 すべ ての群 ぐん
全 すべ ての群 ぐん 準 じゅん 同型 どうけい
アーベル群 ぐん の圏 けん Ab
全 すべ てのアーベル群 ぐん
群 ぐん の圏 けん の充満 じゅうまん 部分 ぶぶん 圏 けん Z -加 か 群 ぐん の圏 けん と同 おな じもの
擬 なずらえ 環 たまき の圏 けん Rng
全 すべ ての擬 なずらえ 環 たまき
全 すべ ての擬 なずらえ 環 かん 準 じゅん 同型 どうけい
環 たまき の圏 けん Ring
全 すべ ての単位 たんい 的 てき 環 たまき
全 すべ ての単位 たんい 的 てき 環 たまき 準 じゅん 同型 どうけい
加 か 群 ぐん の圏 けん R -Mod
全 すべ てのR -加 か 群 ぐん
全 すべ てのR -加 か 群 ぐん 準 じゅん 同型 どうけい
R は任意 にんい に固定 こてい した環 たまき 非 ひ 可 か 換 かわ 環 たまき なら左 ひだり /右 みぎ /両側 りょうがわ 加 か 群 ぐん の圏 けん を考 かんが え得 え る
ベクトル空間 くうかん の圏 けん K -Vect
全 すべ ての K -ベクトル空間 くうかん
全 すべ ての K -線型 せんけい 写像 しゃぞう
K は任意 にんい に固定 こてい した可 か 換 かわ 体 からだ K -加 か 群 ぐん の圏 けん と同 おな じもの
表現 ひょうげん の圏 けん G -Mod
全 すべ ての G -アーベル群 ぐん
全 すべ ての G -同 どう 変 へん 写像 しゃぞう (英語 えいご 版 ばん )
G は固定 こてい した群 ぐん Z [G ] -加 か 群 ぐん の圏 けん と同 おな じもの
線型 せんけい 表現 ひょうげん の圏 けん G -Vect K
全 すべ ての (K -係数 けいすう ) G -線型 せんけい 空間 くうかん
全 すべ ての G -同 どう 変 へん 線型 せんけい 写像 しゃぞう
G は固定 こてい した群 ぐん K [G ] -加 か 群 ぐん の圏 けん と同 おな じもの
射影 しゃえい 表現 ひょうげん の圏 けん G -Proj K
全 すべ ての (K -係数 けいすう ) G -射影 しゃえい 空間 くうかん
全 すべ ての G -同 どう 変 へん 射影 しゃえい 変換 へんかん
G は固定 こてい した群 ぐん
多元 たげん 環 たまき の圏 けん K -Alg
全 すべ ての K -多元 たげん 環 たまき
全 すべ ての K -多元 たげん 環 たまき 準 じゅん 同型 どうけい
K は固定 こてい した可 か 換 かわ 環 かん または可 か 換 かわ 体 からだ 結合 けつごう 多元 たげん 環 たまき の圏 けん は分配 ぶんぱい 多元 たげん 環 たまき の圏 けん の充満 じゅうまん 部分 ぶぶん 圏 けん 可 か 換 かわ 多元 たげん 環 たまき の圏 けん は(可 か 換 かわ とは限 かぎ らない)多元 たげん 環 たまき の圏 けん の充満 じゅうまん 部分 ぶぶん 圏 けん
位相 いそう 空間 くうかん の圏 けん Top
全 すべ ての位相 いそう 空間 くうかん
全 すべ ての連続 れんぞく 写像 しゃぞう
一様 いちよう 空間 くうかん の圏 けん Uni
全 すべ ての一様 いちよう 空間 くうかん
全 すべ ての一様 いちよう 連続 れんぞく 写像 しゃぞう
距離 きょり 空間 くうかん の圏 けん Met
全 すべ ての距離 きょり 空間 くうかん
全 すべ ての縮小 しゅくしょう 写像 しゃぞう
射 い は別 べつ の種類 しゅるい の写像 しゃぞう を考 かんが え得 え る
多様 たよう 体 たい の圏 けん Man p
全 すべ ての Cp -級 きゅう 多様 たよう 体 たい
全 すべ ての Cp -級 きゅう 写像 しゃぞう
ファイバー束 たば の圏 けん Bdl
全 すべ てのファイバー束 たば
全 すべ ての束 たば 写像 しゃぞう
前 ぜん 順序 じゅんじょ 集合 しゅうごう の圏 けん Ord
全 すべ ての前 ぜん 順序 じゅんじょ 集合 しゅうごう
全 すべ ての単調 たんちょう 写像 しゃぞう
関係 かんけい の圏 けん Rel
全 すべ ての集合 しゅうごう
全 すべ ての二 に 項 こう 関係 かんけい
関係 かんけい の合成 ごうせい
大 おお きい
具体 ぐたい 圏 けん 同様 どうよう に対象 たいしょう を制限 せいげん して様々 さまざま な部分 ぶぶん 圏 けん を考 かんが え得 え る
離散 りさん 圏 けん
離散 りさん 圏 けん C
類 るい C (任意 にんい )
恒等 こうとう 射 しゃ のみ
場合 ばあい による
I 上 うえ の離散 りさん 圏 けん I
集合 しゅうごう I
小 ちい さい
前 ぜん 順序 じゅんじょ 集合 しゅうごう (英語 えいご 版 ばん ) (P , ≤)
集合 しゅうごう P
Hom(x , y ) ≔ {x → y } (if x ≤ y ) , Hom(x , y ) ≔ ∅ (otherwise)
推移 すいい 律 りつ
小 ちい さい
反射 はんしゃ 律 りつ は射 い の単位 たんい 律 りつ に相当 そうとう 半 はん 順序 じゅんじょ , 全 ぜん 順序 じゅんじょ 集合 しゅうごう , 順序 じゅんじょ 数 すう などでも同 おな じ
同値 どうち 関係 かんけい R を持 も つ集合 しゅうごう (X , R )
集合 しゅうごう X
Hom(x , y ) ≔ {x → y } (if x R y ) , Hom(x , y ) ≔ ∅ (otherwise)
R は X 上 うえ の固定 こてい した同値 どうち 関係 かんけい
単 たん 対象 たいしょう 圏 けん
モノイド M
* (任意 にんい )
M
与 あた えられた演算 えんざん
小 ちい さい
群 ぐん G
G
亜 あ 群 ぐん G
任意 にんい の射 い が同型 どうけい 射 しゃ
有向 ゆうこう グラフ (V , E )
V
E (ループがあってもよい)
路 みち の連接 れんせつ
小 ちい さい
自由 じゆう 圏 けん (英語 えいご 版 ばん ) と同 どう 一 いち 視 し できる箙 えびら も参照 さんしょう
2-圏 けん
小 ちい さい圏 けん の圏 けん Cat
全 すべ ての小 こ さい圏 けん
すべての函 はこ 手 しゅ
函 はこ 手 しゅ の合成 ごうせい
大 おお きい
自然 しぜん 変換 へんかん も考 かんが えると2-圏 けん (英語 えいご 版 ばん ) の例 れい となる
函 はこ 手 しゅ 圏 けん Func (A , B )
圏 けん A , B 間 あいだ のすべての函 はこ 手 しゅ
函 はこ 手間 てま のすべての自然 しぜん 変換 へんかん
自然 しぜん 変換 へんかん の垂直 すいちょく 合成 ごうせい
大 おお きい
擬 なずらえ 圏 けん
圏 けん の圏 けん CAT
全 すべ ての圏 けん
全 すべ ての函 はこ 手 しゅ
函 はこ 手 しゅ の合成 ごうせい
非常 ひじょう に大 おお きい
実際 じっさい には圏 けん ではない
以下 いか では特 とく に断 ことわ らない限 かぎ り C を圏 けん 、X や Y をその対象 たいしょう 、その間 あいだ の射 い を ƒ : X → Y とする。Weibel (1994 , A.1 Categories)参照 さんしょう 。
圏 けん の構成 こうせい 法 ほう
双対 そうつい 圏 けん C op - obj(C op ) = obj(C ), HomC op (X , Y ) = HomC (Y , X ) である圏 けん C op
部分 ぶぶん 圏 けん D - obj(D ) ⊂ obj(C ) であって、任意 にんい の対象 たいしょう X , Y ∈ D に対 たい して HomD (X , Y ) ⊂ HomC (X , Y ) となる圏 けん D
充満 じゅうまん 部分 ぶぶん 圏 けん D - 圏 けん C の部分 ぶぶん 圏 けん であって、任意 にんい の対象 たいしょう X , Y ∈ D に対 たい して HomD (X , Y ) = HomC (X , Y ) となる圏 けん D
対象 たいしょう の種類 しゅるい
始 はじめ 対象 たいしょう I - 任意 にんい の対象 たいしょう Y に対 たい して #HomC (I , Y ) = 1 である対象 たいしょう I
終 おわり 対象 たいしょう T - 任意 にんい の対象 たいしょう X に対 たい して #HomC (X , T ) = 1 である対象 たいしょう T
零 れい 対象 たいしょう 0 - 始 はじめ 対象 たいしょう かつ終 おわり 対象 たいしょう である対象 たいしょう 0
射 い の種類 しゅるい
単 たん 射 い ƒ : X → Y - 任意 にんい の対象 たいしょう Z と射 い g , h : Z → X に対 たい して g ≠ h ⇒ ƒg ≠ ƒh である射 い ƒ
全 ぜん 射 い ƒ : X → Y - 任意 にんい の対象 たいしょう Z と射 い g , h : Y → Z に対 たい して g ≠ h ⇒ gƒ ≠ hƒ である射 い ƒ
全 ぜん 単 たん 射 しゃ ƒ : X → Y - 単 たん 射 い かつ全 ぜん 射 しゃ である射 い ƒ
同型 どうけい 射 しゃ ƒ : X → Y - gƒ = idX かつ ƒg = idY となる射 い g : Y → X がある射 い ƒ
逆 ぎゃく 射 い ƒ −1 : Y → X - 同型 どうけい 射 しゃ の定義 ていぎ における射 い g
以下 いか では圏 けん C は零 れい 対象 たいしょう 0をもつとする。
零 れい 射 しゃ 0 : X → Y - 射 い X → 0 と 0 → Y の合成 ごうせい
核 かく i : W → X - より正確 せいかく には、射 い f : X → Y の核 かく とは ƒi = 0 であって、ƒu = 0 を満 み たす任意 にんい の射 い u : U → X に対 たい して u = i v となる射 い v : U → W が一意 いちい に存在 そんざい する射 しゃ i
余 よ 核 かく p : Y → Z - より正確 せいかく には、射 い f : X → Y の余 よ 核 かく とは pƒ = 0 であって、uƒ = 0 を満 み たす任意 にんい の射 い u : Y → U に対 たい して u = v p となる射 い v : Z → U が一意 いちい に存在 そんざい する射 しゃ p
2 つの圏 けん C , D があったとき、
C の対象 たいしょう X に対 たい し D の対象 たいしょう F (X ) を与 あた える
射 い f : X → Y に対 たい し射 い F (f ) : F (X ) → F (Y ) を与 あた える
という対応 たいおう F で射 い の合成 ごうせい や恒等 こうとう 射 しゃ を保 たも つものは(共 きょう 変 へん (covariant ))関 せき 手 しゅ F とよばれる。一方 いっぽう 、似 に たような対応 たいおう で射 い の定義 ていぎ 域 いき と余 よ 定義 ていぎ 域 いき とを入 い れ替 か え、合成 ごうせい の順番 じゅんばん を反対 はんたい にする対応 たいおう は C から D への反 はん 変 へん 関 せき 手 しゅ (contravariant functor ) とよばれる。C から D への反 はん 変 へん 関 せき 手 しゅ を考 かんが えるということは C の双対 そうつい 圏 けん C op から D への共 きょう 変 へん 関 せき 手 しゅ を考 かんが えるということと同 おな じになる。
自然 しぜん 変換 へんかん (natural transformation ) は 2 つの関 せき 手間 てま の関係 かんけい である。関 せき 手 しゅ はしばしば「自然 しぜん な構成 こうせい 」を記述 きじゅつ し、そして自然 しぜん 変換 へんかん はそのような 2 つの構成 こうせい の間 あいだ の「自然 しぜん な準 じゅん 同型 どうけい 」を記述 きじゅつ する。時 とき に 2 つの全 まった く違 ちが う構成 こうせい が「同様 どうよう の」結果 けっか をもたらすことがある。これは、2 つの関 せき 手間 てま の自然 しぜん 同型 どうけい (natural isomorphism ) にて表現 ひょうげん される。
2 つの関 せき 手 しゅ F , G に対 たい し、F から G への自然 しぜん 変換 へんかん が存在 そんざい して η いーた x が C に含 ふく まれる全 すべ ての対象 たいしょう x に対 たい して同型 どうけい 射 しゃ となるとき、この自然 しぜん 変換 へんかん は自然 しぜん 同型 どうけい (naturally isomorphic ) であるという。
圏 けん が与 あた えられているとき、そこからより複雑 ふくざつ な高次 こうじ 圏 けん を考 かんが えることができる。簡潔 かんけつ には、2 つの対象 たいしょう の間 あいだ の射 い を「一方 いっぽう の対象 たいしょう からもう一方 いっぽう への対応 たいおう 関係 かんけい 」とみなすならば、これを高次 こうじ 圏 けん において「高次 こうじ の対応 たいおう 関係 かんけい 」を考慮 こうりょ することで、より有益 ゆうえき な一般 いっぱん 化 か が可能 かのう となる。
例 たと えば、「二 に 次元 じげん の圏 けん 」である双 そう 圏 けん (英語 えいご 版 ばん ) (bicategory ) もしくは 2-圏 けん (英語 えいご 版 ばん ) (2-category)[ 注釈 ちゅうしゃく 2] は「射 い の間 あいだ の射 い 」、つまり、ある射 い を別 べつ の射 い に変換 へんかん する対応 たいおう 関係 かんけい によって得 え られる圏 けん である。これらの「2-射 い 」(2-cell ) は水平 すいへい ・垂直 すいちょく に「合成 ごうせい 」することができ、かかる 2 つの合成 ごうせい 則 そく においては 2 次元 じげん の「交換 こうかん 則 そく 」(exchange law ) が成 な り立 た つ。この最 もっと も標準 ひょうじゅん 的 てき な例 れい は Cat 、つまり全 すべ ての(小 ちい さな)圏 けん から成 な る 2-圏 けん であり、この例 れい において、射 い には関 せき 手 しゅ が、2-射 い には、関 せき 手 しゅ の自然 しぜん 変換 へんかん が当 あ てはまる。もう 1 つの基本 きほん 的 てき な例 れい としては、対象 たいしょう 1 つから成 な る 2-圏 けん である—これは(狭義 きょうぎ )モノイド圏 けん である。
この手法 しゅほう を任意 にんい の自然 しぜん 数 すう n で拡張 かくちょう し、n -圏 けん (n-category 、n 次 つぎ 圏 けん )を定義 ていぎ することができる。さらに順序 じゅんじょ 数 すう ω おめが に対 たい する ω おめが -category と呼 よ ばれる高次 こうじ 圏 けん もある。このアイデアに関 かん する堅苦 かたくる しくない入門 にゅうもん 文献 ぶんけん としてJohn Baez: The Tale of n -categories が挙 あ げられる。
(O, ≤) が順序 じゅんじょ 集合 しゅうごう のとき、これを次 つぎ のような圏 けん C O と同一 どういつ 視 し することができる:obj(C O ) = O とし、p , q ∈ O = obj(C O ) について p ≤ q のとき、およびそのときに限 かぎ り p から q への射 い がただ 1 つ存在 そんざい する、として C O における射 い を定 さだ める。ここで順序 じゅんじょ 関係 かんけい の推移 すいい 律 りつ が射 い の合成 ごうせい に、反射 はんしゃ 律 りつ が恒等 こうとう 射 しゃ に対応 たいおう している。特 とく に位相 いそう 空間 くうかん X に対 たい してその開 ひらけ 集合 しゅうごう 系 けい O (X ) を圏 けん と見 み なすことができる。
G が群 ぐん のとき、対象 たいしょう Y ただ 1 つからなり、Hom (Y , Y ) ≡ G であるような圏 けん を G と同一 どういつ 視 し することができる。また、位相 いそう 空間 くうかん の基本 きほん 亜 あ 群 ぐん や「被覆 ひふく 」のホロノミー亜 あ 群 ぐん など、様々 さまざま な亜 あ 群 ぐん による幾何 きか 学 がく 的 てき な情報 じょうほう の定式 ていしき 化 か が得 え られている。
これらは様々 さまざま な種類 しゅるい の数学 すうがく 的 てき 対象 たいしょう を圏 けん によってい換 いか えていることになる。層 そう やトポス の概念 がいねん によってこれらを共通 きょうつう の文脈 ぶんみゃく の中 なか におくことが可能 かのう になる。
1945年 ねん のサミュエル・アイレンベルグ とソーンダース・マックレーン による、代数 だいすう 的 てき 位相 いそう 幾何 きか 学 がく において直感 ちょっかん 的 てき /組 く み合 あ わせ的 てき に定義 ていぎ されていたホモロジー ・コホモロジー を公理 こうり 化 か する研究 けんきゅう の中 なか で圏 けん 、関 せき 手 しゅ および自然 しぜん 変換 へんかん が実際 じっさい に定義 ていぎ された。アイレンベルグとマックレーンの目的 もくてき は、位相 いそう 空間 くうかん の理論 りろん と可 か 換 かわ 群 ぐん の理論 りろん のような異 こと なる数学 すうがく 的 てき 体系 たいけい の間 あいだ の自然 しぜん 変換 へんかん を理解 りかい することだったが、そのためには関 せき 手 しゅ の概念 がいねん が必要 ひつよう であり、関 せき 手 て を定義 ていぎ するためには圏 けん の概念 がいねん が必要 ひつよう だったのである。
その後 ご アレクサンドル・グロタンディーク らによるホモロジー・コホモロジー理論 りろん を圏 けん 論 ろん に基 もと づいて定式 ていしき 化 か する試 こころ みの中 なか で、アーベル圏 けん ・三角 さんかく 圏 けん など、関 せき 手 て を計算 けいさん するうえで期待 きたい される重要 じゅうよう な性質 せいしつ を持 も つクラス の圏 けん が公理 こうり 化 か されていった。一方 いっぽう 、ガロア理論 りろん の圏 けん 論 ろん 化 か を通 つう じ、群 ぐん が作用 さよう する集合 しゅうごう の圏 けん と通常 つうじょう の位相 いそう 空間 くうかん を圏 けん 論 ろん の枠組 わくぐ みで包括 ほうかつ 的 てき にとらえるようなトポスの概念 がいねん が得 え られた。
^ この目的 もくてき でz記法 きほう の太 ふと いセミコロン ⨟ (U+2A1F) が用意 ようい されている
^ これら語法 ごほう にはやや注意 ちゅうい が必要 ひつよう である。通常 つうじょう 双 そう 圏 けん には定義 ていぎ に現 あらわ れる等式 とうしき 的 てき 公理 こうり において、等号 とうごう の代 か わりに同型 どうけい に緩 ゆる めた条件 じょうけん を課 か す。厳密 げんみつ に等式 とうしき として成 な り立 た つものは「厳密 げんみつ な 2-圏 けん (英語 えいご 版 ばん ) 」と言 い う。2-圏 けん がどちらの意味 いみ であるかは文脈 ぶんみゃく による。より高次 こうじ の圏 けん ではさらに状況 じょうきょう が面倒 めんどう である(どの等号 とうごう を同型 どうけい に緩 ゆる めるかで定義 ていぎ の数 かず は組合 くみあわ せ爆発 ばくはつ する)。[1] [2] [3] などを参照 さんしょう 。
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主要 しゅよう 項目 こうもく 関 せき 手 しゅ 具体 ぐたい 的 てき 圏 けん 圏 けん の類 るい 一般 いっぱん 化 か 人物 じんぶつ 関連 かんれん 分野 ぶんや 関連 かんれん 項目 こうもく
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