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¿Qué noción intuitiva es formalizado por "transformación natural" en la teoría de la categoría?

Mac Lane dijo una vez que él no inventó la categoría de teoría para el estudio de las categorías, pero para el estudio de transformaciones naturales.

Pero googleando un poco, no he encontrado lo natural transformaciones intuitivamente se acerca (sólo su definición).

Quiero preguntar:

  1. ¿Cuál es la idea intuitiva formalizado por "transformación natural" en la categoría de teoría, y (en el más simple de los posibles términos) ¿por qué esta formalización de captura que la intuición?

  2. Hacer de la categoría de los teóricos en general aún está de acuerdo con MacLane la declaración de que los naturales de las transformaciones son la razón de ser de la categoría de la teoría?

Para aclarar lo que quiero decir con una analogía:

  • Una topología en un conjunto $X$ formaliza la noción intuitiva de que cada punto de $x\in X$ "toca" en algunos subconjuntos de a$X$ , pero otros no.

  • Si un conjunto $X$ tiene una estructura de grupo, este se formaliza la noción intuitiva de que los elementos de $x$ puede ser visto como "invertible" acciones que se pueden aplicar en sucesión.

  • Natural de transformaciones (y su concepto base Functor) formaliza la noción intuitiva de que ...

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Max Puntos 153

Natural transformaciones formalizar la idea intuitiva de que una de morfismos $F(X) \to G(X)$ se define "independientemente de $X$".

Creo que para los recién llegados a la categoría de teoría, un buen ejemplo es el natural de morfismos $V\to V^{**}$ para un espacio vectorial $V$, en contraposición a $V\to V^*$ (donde $V^*$ es el doble de $V$, es decir, el espacio vectorial lineal de las formas en $V$ - para un campo fijo $k$)

La costumbre de morfismos $V\to V^{**}$ se define como sigue : $x\mapsto (ev_x : l\mapsto l(x))$. En un sentido, esta definición no hace ninguna apelación a la specificness de $V$: sólo se define mediante la composición y el conocimiento acerca de lo que es un espacio vectorial. "No hemos hecho ninguna elección" en la definición.

Comapre a las formas usuales para definir morfismos $V\to V^*$. A menudo, lo que uno hace para mostrar que ellos son isomorfos en dimensiones finitas es empezar con una base de $V$ $(e_1,...,e_n)$ y definen $e_i^*: V\to k$ a ser de la forma lineal de asignar a un vector $v$ su $e_i$ de coordenadas; y, finalmente, definir $V\to V^*$ por $e_i\mapsto e_i^*$. En esta definición que hemos hecho la elección de la base de $V$ y en un sentido, se han utilizado las especificidades de $V$ a definir.

Esto se refiere a la definición de una transformación natural en que la plaza que se requiere para conmutar para una transformación natural $\eta : F\implies G$, $\requieren{AMScd} \begin{CD} F(X) @>{\eta_X}>> G(X);\\ @VVV^{F(f)} @VVV^{G(f)} \\ F(Y) @>{\eta_Y}>> G(Y); \end{CD}$ significa que, "como $X$ varía, $\eta_X$ varía junto con él". Usted puede hacer una analogía con la topología diciendo que esta $\eta_X$ "que varía continuamente con $X$".

Se puede ver claramente que esta plaza se detecta la elección de una base para mi segundo ejemplo, porque la elección de una base no será "coherente" entre dos espacios vectoriales $V,W$ y un morfismos $f:V\to W$. Pero para la primera de morfismos $V\to V^{**}$, ya que no hemos hecho la elección, este morfismos será "coherente" con cualquier mapa $f:V\to W$.

Otro buen ejemplo es el habitual nautral isomorfismo $2^X\to \mathcal{P}(X)$ para un conjunto $X$ , el cual es definido por $f\mapsto f^{-1}(\{1\})$. Una vez más, usted puede ver que esta morfismos puede ser definido sin saber nada acerca de la $X$.

La intuición "que no puede ser definida sin saber nada acerca de $X$" puede ser visto como : no estamos definiendo un mapa de $F(X)\to G(X)$, realmente, lo que estamos haciendo es definir un mapa de $F(-)\to G(-)$ ; y si nuestra definición no es "coherente entre todos los objetos", no sería un no conmutativa de la plaza que podría detectar este

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