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范畴积与余积

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由到各分量或从各分量的箭头所刻画的二元极限与余极限。

条目类型
定义

形式陈述

X,Y范畴 C 中的对象。它们的由对象 P 与投影 πX:PXπY:PY 组成,并满足:对任意 f:ZXg:ZY,存在唯一态射 f,g:ZP,使

πXf,g=f,πYf,g=g.

对偶地,余积由对象 Q 与注入 ιX:XQιY:YQ 组成;对任意 f:XZg:YZ,存在唯一余配对 [f,g]:QZ,使

[f,g]ιX=f,[f,g]ιY=g.

积或余积未必存在;存在时连同结构态射在唯一同构意义下唯一。空积是终对象,空余积是始对象。一般范畴中的有限积与有限余积无须相同。

直觉

积不是固定的笛卡尔积公式,而是“同时给出两份信息”的最普遍对象;余积是“从两个来源接收信息”的最普遍对象。积与余积的关键不在元素长什么样,而在所有映射如何唯一地穿过它们。积把“分别映到 AB”压缩成“一次映到某个共同对象”;余积则把“分别从 AB 出发”拼成“一次从共同来源出发”。这种由外部映射刻画对象的方式,使定义不依赖任何具体构造。

积与余积的对偶泛性质
例子与边界

Set 中积是笛卡尔积、余积是不交并;群中积是直积,而有限阿贝尔群的有限余积与直和一致。不同范畴中的具体实现不同。在 Set 中,给定f:XAg:XB,唯一配对映射为 x(f(x),g(x));这验证A×B 的积性质。余积 AB 必须保留来源标签,否则当 AB 有公共元素时,普通并集会丢失信息。在群范畴中有限积与有限余积一般不同:直积满足积性质,自由积满足余积性质。

推论与应用

连接极限、拉回、积类型、和类型以及代数结构的自由组合。泛性质保证任意两个实现都唯一同构,因此可以只凭映射规律操作构造。积是离散图形的 范畴极限,余积是相应余极限;在类型论中它们对应积类型与和类型,在代数中则引出直积、自由积和张量型构造。

参考资料
关系图谱9 个相邻概念 · 2 类关系

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