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¿Cómo termina?

Un reciente proyecto ha obligado a mi colega y a mí a tomar un lugar abstracto enfoque de los sistemas dinámicos y el siguiente definición surgió de forma natural en ese contexto.

Deje $\mathcal{C}$ ser una categoría. Su endomorfismo categoría $\text{End}(\mathcal{C})$ se define como sigue. Los objetos son las endomorphisms $f:x \to x$ de % de $\mathcal{C}$ y un morfismos de $f:x \to x$ a $g: y \to y$ es una de morfismos $h:x \to y$ en $\mathcal{C}$, de modo que los desplazamientos relación $h \circ f \equiv g \circ h$ mantiene en $\mathcal{C}$.

Eso es todo lo que realmente necesita para el proyecto, pero ahora es un perverso pregunta que viene a la mente. Tenga en cuenta que $\text{End}$ define por sí misma un sistema dinámico. Después de todo, tenemos $\text{End}(\text{End}(\mathcal{C}))$ y así sucesivamente por recorrer en el proceso. Estoy interesado en el comportamiento asintótico. Así pues, aquí están algunas preguntas:

Qué categorías son puntos fijos de $\text{End}$, es decir, para que $\mathcal{C}$ es $\text{End}(\mathcal{C})$ equivalente a $\mathcal{C}$?

Algo más interesante es la cuestión de cuándo $\text{End}(\mathcal{C})$ es homotopy equivalente a $\mathcal{C}$. Y aunque sospecho que la respuesta a la siguiente pregunta es no, no he podido probarlo:

Es posible que no trivial de órbitas periódicas, por ejemplo, no categorías equivalentes $\mathcal{C}$ e $\mathcal{D}$, de modo que $\text{End}(\mathcal{C})$ es equivalente a $\mathcal{D}$ y vice-versa?

14voto

Jon Galloway Puntos 320

Tenga en cuenta que $\DeclareMathOperator\End{End}\End(C)$ es la categoría de functors $\newcommand{\BN}{{\mathrm B\mathbb N}}\renewcommand\hom{\operatorname{hom}}\hom(\BN,C)$ donde $\BN$ es la categoría con un objeto y $\mathbb N$ morfismos, también llamado el caminar endomorfismo. Por lo tanto $\End(\End(C)) = \hom(\BN^2,C)$, por el hom-tensor de la contigüidad de las categorías.

La iteración, deje $\BN^{\oplus\infty}$ denotar la categoría con un objeto, cuyos morfismos son las abelian monoid (en suma) de finito (pero arbitrariamente largo) de las secuencias de números enteros no negativos. Hay un isomorfismo $\BN \times \BN^{\oplus\infty}$, dando un isomorfismo de las categorías de $\End(\hom(\BN^{\oplus\infty},C)) = \hom(\BN^{\oplus\infty},C)$. Así que esto le da una clase de ejemplos.

Hay otros ejemplos. Por ejemplo, podría haber utilizado $\BN^{\times\infty}$, el contable, producto directo de la $\BN$ con sí mismo, en lugar de $\BN^{\oplus\infty}$. Entonces yo todavía iba a tener $\BN \times \BN^{\times \infty} = \BN^{\times \infty}$, y por lo $\End(\hom(\BN^{\times\infty},C)) = \hom(\BN^{\times\infty},C)$ para cualquier categoría de $C$.


Yo tenía la esperanza de demostrar que la primera clase de puntos fijos fue universal. Aquí está el argumento de que yo tenía la esperanza de uso: Supongamos que tenemos una equivalencia de categorías $F: \hom(\BN,D) \to D$. Entonces por alarmada que hacemos llegar una secuencia de equivalencias $F_k: \hom(\BN^{k+1},D) \to \hom(\BN^k,D)$ para cualquier finito $k$. Podemos intentar calcular el límite de este sistema de dos maneras diferentes. Por un lado, es un sistema de equivalencias, por lo que su límite es equivalente a cualquier otro plazo en el sistema. Por otro lado, $\BN^{\oplus\infty}$ es un colimit, y colimits en la primera variable de $\hom(,)$ se convierten en los límites, por lo que es muy tentador pensar que $\underset{\leftarrow k}{\lim\limits} \hom(\BN^k,D) = \hom(\BN^{\oplus \infty},D)$. De esta manera, se podría aspirar a la conclusión de que la $D \simeq \hom(\BN^{\oplus\infty},D)$.

Lamentablemente, creo que este argumento no tiene ninguna oportunidad de trabajo. (Lo que sigue está basado en una conversación con William Johnson.) Para, supongamos que lo hizo. Entonces no sería, para cualquier categoría de $C$, un natural de la equivalencia de las categorías de $\hom(\BN^{\oplus \infty}\times \BN^{\times \infty},C) \simeq \hom(\BN^{\times \infty},C)$. Por el Yoneda lema, esto implicaría que $\BN^{\oplus\infty} \times \BN^{\times \infty} \simeq \BN^{\times \infty}$ o, de manera equivalente, $\newcommand\NN{\mathbb N}\NN^{\oplus\infty} \times \NN^{\times \infty} \cong \NN^{\times \infty}$ como conmutativa monoids.

Afirmo que esto es imposible. Es más fácil trabajar con grupos, así que vamos a permitir que sustracciones. Entonces yo reclamo que $\newcommand\ZZ{\mathbb Z} \ZZ^{\oplus \infty} \times \ZZ^{\times \infty} \not\cong \ZZ^{\times \infty}$. La prueba es como sigue:

Supongamos que usted tiene cualquiera lineal mapa de $\ZZ^{\oplus \infty} \to \ZZ^{\otimes \infty}$. Podemos escribir esto como una $\infty\times \infty$ matriz, donde la primera columna es donde $e_1 = (1,0,\dots)$ va, la segunda columna es donde $e_2 = (0,1,0,\dots)$ va, y así sucesivamente. (La matriz puede tener distinto de cero entradas en todas partes, si lo desea). Voy a intentar poner en práctica la costumbre algoritmo de eliminación Gaussiana para diagonalize la matriz. Supongamos temporalmente que la esquina superior izquierda de la matriz es $1$. Luego modificando $e_i \mapsto e_i' = e_i - \# e_1$ donde $\#$ es la matriz de entrada, puede borrar el resto de la primera fila. Esta manipulación es simplemente la precomposición de la matriz con algunos automorphism de $\ZZ^{\oplus\infty}$.

Del mismo modo, arbitraria permutaciones de las columnas también son implementadas por los automorfismos de $\ZZ^{\oplus\infty}$. ¿Qué sucede si la primera fila nunca tiene un $1$ en ella? Bien, $\ZZ$ es un PID; deje $g$ denotar el principal generador del ideal ideal generado por todas las entradas en la primera fila, es decir, el MCD de la primera fila. Pero $g$ es, por definición, algunos finito combinación lineal de las entradas en la primera fila, así que de nuevo básica de la columna de operaciones nos permiten obtener $g$ en la esquina superior izquierda. Finalmente, cada entrada de la primera fila es divisible por $g$, y por lo que podemos utilizar primaria de la columna de operaciones para borrar el resto de la primera fila.

Ahora mira en la segunda fila. No se preocupe acerca de la primera columna, pero claro el resto. Etc. Al final del día, usted consigue algunos matriz $X : \ZZ^{\oplus\infty} \to \ZZ^{\times \infty}$ en la columna-forma escalonada.

Deje $f_n = (1,2,6,\dots,n!,0,0,\dots) \in \ZZ^{\oplus \infty}$. Esto le da una secuencia de términos $Xf_1,Xf_2,\dots \in \ZZ^{\times \infty}$. Debido a $X$ está en la columna-forma escalonada, es claro que esta secuencia tiene un límite de $Xf_\infty \in \ZZ^{\times \infty}$ (de hecho, la primera $n$ términos de $Xf_\infty$ está de acuerdo con la primera $n$ términos de $Xf_n$).

Ahora fijamos en la imagen de $[Xf_\infty]$ de % de $Xf_\infty$ en el cociente $\ZZ^{\times \infty} / (X \ZZ^{\oplus\infty})$. Yo la primera reclamación que $[Xf_\infty] \neq 0$. En efecto, supongamos que $Xf_\infty = Xh \in \ZZ^{\oplus \infty}$ para algunos secuencia finita $h\in \ZZ^{\oplus \infty}$. Decir que $h$ es todo ceros después de la primera $m$ términos. Recordemos que un pivote en $X$ es la primera entrada distinto de cero en cualquier columna. Deje $n$ por la fila de la $m$th pivote. Desde $X$ es una inyección, se puede reconstruir $h$ desde el primer $n$ entradas de $Xh$. Pero estas primeras $n$ entradas son precisamente la primera $n$ entradas de $f_n$, y por lo $h$ e $f_n$ de acuerdo a su primera $m$ spots, es decir,$h = f_m$. Pero, de nuevo desde $X$ es una inyección, $X f_m \neq X f_{m+1}$, que se diferencia en el $(n+1)$th irregular. Así que esto demuestra que $Xf_\infty \not\in \ZZ^{\oplus\infty}$.

Por otro lado, afirmo que la $[Xf_\infty]$ es infinitamente divisible en el grupo abelian $\ZZ^{\times \infty} / (X \ZZ^{\oplus\infty})$. De hecho, es divisible por $n$, debido a $f_{N} - f_n$ es de $N > n$, e $[Xf_\infty] = [X(f_\infty - f_n)]$. Por tanto, hemos construido un no-cero infinitamente divisible elemento de $\ZZ^{\times \infty} / (X \ZZ^{\oplus\infty})$.

Por otro lado, $(\ZZ^{\oplus \infty} \times \ZZ^{\times \infty})/ \ZZ^{\oplus\infty} = \ZZ^{\times \infty}$ no contiene ningún no-cero infinitamente divisible entre elementos. Por lo tanto,$\ZZ^{\oplus \infty} \times \ZZ^{\times \infty} \not\cong \ZZ^{\times \infty}$, completando la prueba.

8voto

spaetzel Puntos 271

Aquí están algunos sencillos ejemplos dentro de groupoids.$\DeclareMathOperator\End{End}$

Para un grupo de $G$, $\End(BG)$ es equivalente a $\coprod_{x\in I} BC_x$ (que es esquelético) donde $I$ es un conjunto que contiene un representante de cada clase conjugacy de $G$ e $C_x$ denota el centralizador de $x$ en $G$ (de hecho, $\End(BG)$ es isomorfo a $\coprod_{x \in I} BC_x \times E_{[G:C_x]}$ donde $E_n$ es el groupoid en $n$ objetos y un único isomorphisms entre cada par de ellos). De esto podemos ver, por ejemplo, que:

  1. La única finito groupoids que son puntos fijos para $\End$, o incluso pertenecer a una $\End$-ciclo, se lo finito de categorías discretas: cuando se aplica $\End$ a un groupoid $C$ usted siempre haga una copia de $C$ en el resultado y, menos, $C$ es discreto, se obtiene un groupoid estrictamente más grande del esqueleto.
  2. Entre groupoids no hay ciclos que no son simplemente puntos fijos (de nuevo, porque $BC$ siempre contiene una copia de $C$, por lo que la multiplicidad de cualquier grupo dado en $\End^n(C)$ es una monotonía de la función de $n$).
  3. Dado cualquier $\mathcal{G}$ es cualquier clase de grupos que siempre $x\in G \in \mathcal{G}$, a continuación, también se $C_x \in \mathcal{G}$, podemos formar la groupoid $C := \coprod_{G \in \mathcal{G}} \coprod_{\mathbb{N}} BG$ y este será un $\End$-punto fijo. En particular, para cualquier grupo Abelian $G$, $\coprod_{\mathbb{N}}BG$ es un punto fijo. (Y nótese también, que la equivalencia $C \simeq \End(C)$ no es canónica en estos ejemplos).
  4. Como un simple ejemplo claro, $\End(BS_3) = BS_3 \sqcup B\mathbb{Z}/2 \sqcup B\mathbb{Z}/3$, e $\End(BG) = |G|\cdot BG$ para cualquier Abelian $G$ (como ya fue mencionado por Benjamin Steinberg, y de que $n \cdot C$ es el subproducto de $n$ de los ejemplares de la categoría $C$), por lo que tenemos que $\End^n(BS_3) = BS_3 \sqcup (2^n-1)\cdot B\mathbb{Z}/2 \sqcup \frac{1}{2}(3^n-1) \cdot B\mathbb{Z}/3$. (Y de manera similar, para cualquier grupo fijo, trabajando en la fórmula para el $n$-ésima iteración $\End^n(BG)$ es sólo una cuestión de paciencia.)

AÑADIDO: podría ser vale la pena mencionar que cuando usted se pega a sólo groupoids, la pregunta es muy homotopy teórico: la equivalencia es la misma que homotopy de equivalencia y $\End$ es sólo el bucle libre espacio functor. En otras palabras, la pregunta para groupoids se convierte en "el estudio de la dinámica del sistema dado por la libre bucle espacio functor en el homotopy categoría de 1-tipos". Una razonable analógica de esta pregunta para $\infty$-groupoids sería estudiar el bucle libre espacio functor en el homotopy categoría (de todos los espacios) como un sistema dinámico. Un análogo de la descripción anterior de $\End(BG)$ trabaja para topológico grupos: el bucle libre espacio de $\mathop{Map}(S^1,BG)$ es el homotopy cociente $G/G$ donde $G$ actúa sobre sí mismo por conjugación — esto es análogo debido a que la descripción dada anteriormente de (el isomorfismo tipo de) $\End(BG)$ discretas $G$ es solo la acción groupoid de $G$ que actúa sobre sí mismo por conjugación.

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