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¿Qué uso es el Yoneda lema?

A pesar de que sé muy poco de la categoría de teoría, realmente no me parece una bonita rama de las matemáticas, y consideramos que es bastante útil, especialmente cuando se trata de el que se establecen las definiciones y la unificación de diversos conceptos. Muchas de las herramientas de la categoría de la teoría parece muy útil para mí, como el de Mitchell incrustación teorema, que le permite a uno para demostrar teoremas en cualquier abelian categoría utilizando el diagrama de perseguirla. Me permite la posibilidad de tratar un montón de objetos que de otro modo no se sienten cómodos con el como si fueran los módulos a través de algunos de anillo; en esencia, siento que me he ganado algunas herramientas de ella.

Sin embargo, simplemente no puedo ver dónde aplicar el Yoneda lema a algunos útiles finales. Esto no quiere decir que yo no creo que es un muy bonito lema, que puedo hacer, o que no me gusta la estética de poder estudiar un objeto en una categoría mirando los morfismos de ese objeto, que también voy a hacer. Y me parece útil considerar los módulos sobre un anillo en lugar de el anillo en sí a la hora de estudiar ese anillo, o para el tratamiento de grupos como los subgrupos de permutación de grupos, que son las dos aplicaciones que he oído hablar de la Yoneda lema. El problema es que yo ya sabía que esto se podía hacer. Esencialmente, no me siento como que no he ganado ninguna de las herramientas de la Yoneda lema.

Mi pregunta es esta: ¿cómo puede el Yoneda lema se aplica para hacer que los problemas más accesible, salvo en casos como los que he mencionado, que puede ser tratada fácilmente sin un resultado general como la Yoneda lema? Básicamente, ¿qué nuevas herramientas de qué nos dan?

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Matt Dawdy Puntos 5479

Algunos elaboración de Dylan Moreland comentario es en orden. Considerar el gadget $\text{GL}_n(-)$. ¿Qué tipo de gadget es esto, exactamente? Para cada anillo conmutativo $R$, se asigna un grupo de $\text{GL}_n(R)$ de $n \times n$ invertible matrices de más de $R$. Pero hay más: para todos los morfismos $R \S$ de anillos conmutativos, se asigna un morfismos $\text{GL}_n(R) \a \text{GL}_n(S)$ de una manera obvia, y esta asignación satisface las evidentes condiciones de compatibilidad. Es decir, $\text{GL}_n(-)$ define un functor $$\text{GL}_n(-) : \text{CRing} \\text{Grp}.$$

La composición de este functor con el olvidadizo functor $\text{Grp} \\text{Set}$ da un functor que resulta ser representable por el anillo $$\mathbb{Z}[x_{ij} : 1 \le i, j \le n, y]/(y \det_{1 \le i, j \le n} x_{ij} - 1).$$

Ahora, este anillo en sí sólo define un functor $\text{CRing} \\text{Set}$. Lo extra estructura que necesitamos hacer para recuperar el hecho de que en realidad tenemos un functor en $\text{Grp}$? Así, por cada anillo $R$ tenemos mapas $$e : 1 \a \text{GL}_n(R)$$ $$m : \text{GL}_n(R) \times \text{GL}_n(R) \a \text{GL}_n(R)$$ $$i : \text{GL}_n(R) \a \text{GL}_n(R)$$

la satisfacción de varios axiomas que viene desde el grupo ordinario de las operaciones en $\text{GL}_n(R)$. Estos mapas son todos naturales de las transformaciones de la correspondiente functors, todos los cuales son representables, así que por el Yoneda lema vienen de morfismos en $\text{CRing}$ en sí. Estos morfismos dotar el anillo de arriba con el extra de la estructura de un conmutativa álgebra de Hopf, que es equivalente a dotar a su espectro con el extra de la estructura de un objeto de grupo en la categoría de sistemas, o afín esquema de grupo.

En otras palabras, en una categoría con productos finite, diciendo que un objeto $G$ tiene la propiedad de que $\text{Hom}(-, G)$ está dotado de un natural de la estructura de grupo en el ordinario conjunto teórico sentido es equivalente a decir que $G$ misma está dotada de una estructura de grupo en una categoría de la teoría de la sensación. Me discutir estas ideas en algo más de detalle, usando un simple esquema de grupo, en esta entrada del blog.

24voto

Judah Himango Puntos 27365

Creo que uno de los ejemplos clásicos de la Yoneda lema en acción fue Serre de la observación de que "cohomology de operaciones" (es decir, natural transformaciones $H^n(X; G) \H^m(X; H)$ $n, m, G, H$) son totalmente clasificados por elementos de la cohomology $H^m( K(G, n); m)$ (en vista del hecho de que Eilenberg-MacLane espacios representan cohomology en el homotopy categoría). Esto no es una profunda observación una vez que usted cree que el Yoneda lema, pero no significa que uno puede determinar qué todos los posibles cohomology operaciones mediante el cálculo de la cohomology anillos de estos espacios $K(G, n)$ (que Serre y otros hicieron uso de la secuencia espectral).

Esto llevó al desarrollo del álgebra de Steenrod, que es el álgebra de $\mathcal{A}$ de todos "estable" cohomology operaciones en mod 2 cohomology; como resultado de la Serre de observación y algunos cálculos, $\mathcal{A}$ puede ser explícitamente por escrito a través de generadores y relaciones. El uso de métodos algebraicos con $\mathcal{A}$ para resolver problemas geométricos es enorme, mucho de lo que tiene que ver con el Adams espectral de la secuencia; esto, en esencia, permite calcular (en algunos casos favorables) estable homotopy clases de mapas en términos de cohomology.

Serre la observación es, literalmente, una consecuencia de la declaración de la Yoneda lema, pero creo que la "filosofía" de la Yoneda lema es también muy importante; es decir, uno puede caracterizar un objeto por cómo otros objetos de mapa en ella. En la geometría algebraica, por ejemplo, muchas complicado (como el esquema de Hilbert) son, literalmente, se define en términos de la functor que representan. Esto tiene la ventaja de que uno puede razonar acerca de un objeto sin necesidad de saber mucho acerca de su "interior" de la estructura (que puede ser excesivamente complejo); por ejemplo, uno puede hablar sobre el espacio de la tangente a la Hilbert esquema (o cualquier esquema definido por módulos de un problema) en una forma muy concreta, en términos de que los módulos problema evaluado en $\mathrm{Spec} k[\epsilon]/\epsilon^2$.

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codemac Puntos 689

Esta respuesta es mucho más ingenuo de los demás, pero yo voy a publicar anway.

La mayoría de aplicaciones estándar de Yoneda del Lema parece ser la singularidad, hasta un único isomorfismo, el límite de una inductivo o proyectiva del sistema.

Véase, por ejemplo, este archivo pdf por Pierre Schapira, o, más clásica, el principio de:

Grothendieck, Alexander, Éléments de Géométrie Algébrique (rédigés avec la colaboración de Jean Dieudonné) : III. Estudio cohomologique des faisceaux cohérents, Première partie. Publicaciones de Mathématiques de l''IHÉS, 11 (1961), pág. 5-167.

No veo cómo probar esta singularidad sin usar (explícita o implícitamente) Yoneda del Lexema.

EDICIÓN de A. Vamos a tratar de explicarme con más precisión lo que tengo en mente, tomando el ejemplo de la final de los objetos. (Este ejemplo está dado por Grothendieck en la Sección de dólares(8.1.10)$ página $8$ de los enlaces de texto).

En primer lugar, vamos a $S$ ser la categoría de conjuntos, y dejar que $C$ ser de cualquier categoría. Denotamos por $C(x,y)$ el conjunto de $C$-morfismos de $$ x $y$. Vamos $F:C\to S$ ser un functor contravariante.

Decir que una representación de $F$ se compone de un objeto $una$ de $C$ junto con un isomomorphism $F\simeq C(?,a)$. (Por un enorme abuso de lenguaje, por lo general se expresa esto diciendo que $a$ representa $F$.)

Yoneda del Lema nos dice que, para cada par $F\simeq C(?,a)$ y $F\simeq C(?,b)$ de representaciones de $F$ es conectado perfectamente definido isomorfismo $a\simeq b$, y que el isomorphisms adjunto a cualquiera de las tres representaciones de $F$ formulario de trayecto triángulo.

Así que, no vamos a tener problemas si, entre todas las representaciones de $F$, elegimos una de ellas, llamada el objeto involucrado el representante de $F$, y se denota por el símbolo $a_F$.

Esto es algo que todos hacemos casi siempre.

(Esto se explica por Grothendieck en la Sección de dólares(8.1.8 estándar)$ página $7$.)

Volviendo a nuestro objeto final, deje de $s$ ser un conjunto con un solo elemento, y $F:C\to S$ el functor contravariante de fijación de $s$ a cualquier objeto de la $C$. Si $F\simeq C(?,\omega)$ es un isomorfismo, podemos decir, que $\omega$ es el objeto final de $C$.

Por supuesto, esto se aplica (como se ha señalado por Grothendieck en la Sección de dólares(8.1.9)$ página $7$) a cualquier proyectiva del sistema.

EDICIÓN de B. Esto es sólo un complemento a t.b.'s interesante comentario, que menciona esta respuesta de ineff del sobre adjunto functors.

El lector interesado puede echar un vistazo a la Sección 1.5 páginas 38 a 41 sobre adjunto functors en este pdf scan tomado de la Springer edición de EGA I. Más precisamente, el análisis contiene las páginas 19 a 41 de

Éléments de Géométrie Algébrique I, Volumen 166 de Grundlehren der mathematischen Wissenschaften en Einzeldarstellungen mit besonderer Berücksichtigung der Anwendungsgebiete, A. Grothendieck, Jean Alexandre Dieudonné, Springer-Verlag, 1971.

Aparte de esta Sección en adjoint functors, estas páginas son esencialmente contenida en la parte de la IES edición de EGA mencionado en la anterior edición.

Este tipo de análisis (creo) se puede leer con casi ningún requisito previo, y yo no conozco a ninguna otra parte de Grothendieck del trabajo para el que esto puede ser dicho.

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