“自由幺半群就是单词在字符串连接下的代数结构,是形式语言、自动机和字符串算法的底层对象。其泛性质支撑语法解释、正则表达式语义和幺半群识别语言;加入形式逆元并作群公理强制的约消则导向自由群,再商…”
形式陈述 ​
给定一种结构问题,先构造其候选对象范畴
或是终对象,即
就称它实现相应泛性质。这里的唯一性是在
例如,给定
使
直觉
泛性质不用内部材料刻画对象,而用它在全部候选者之间承担的唯一角色来刻画。始对象型构造从泛对象唯一映向每个候选者,常表现为“最自由”;终对象型构造由每个候选者唯一映入,常表现为“最兼容”。关键不只是某种分解存在,而是它在指定结构下唯一。
把候选者和保持结构的映射真正组成范畴,能消除“泛性质通常长这样”的模糊说法。积、余积、自由对象和表示对象看似方向各异,其形式核心都只是某个结构化范畴中的始对象或终对象。
例子与边界
余积是余锥范畴中的始对象;自由群可在以集合映入群底层集合为对象的 comma 范畴中视为始对象。对 presheaf
只证明“每个候选映射都能分解”而不证明唯一,通常不足以刻画对象。唯一也不是说两个具体实现逐字相等:若
推论与应用
“泛对象唯一到唯一同构”由始、终对象的一般定理自动推出。积与余积、极限与余极限、自由对象和表示对象因此可以用同一语言描述。可表函子与 Yoneda 引理进一步把元素式的唯一因子化转化为自然同构,并常自动给出构造对参数的函子性。
参考资料
- Saunders Mac Lane, Categories for the Working Mathematician, 2nd ed., Springer, 1998, Chapter III.
- Steve Awodey, Category Theory, 2nd ed., Oxford University Press, 2010, Chapters 5–6.