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¿Qué es un espacio métrico monoidal?

En el momento de escribir este artículo, la respuesta más valorada a mi pregunta ¿Qué es un espacio métrico? es el relato de Tom Leinster sobre la descripción de Lawvere de un espacio métrico como categoría enriquecida. Esto ha motivado mi pregunta sobre terminología en la teoría de las categorías . Esa pregunta se centraba en los términos de la teoría de las categorías que se utilizaban anteriormente en otros lugares. Ahora se me ocurre que hay una pregunta obvia en la otra dirección:

Dado que los espacios métricos son categorías enriquecidas, ¿qué aspecto tienen las cosas categóricas estándar?

Los más obvios son los funtores adjuntos (lo que podría ayudarme a hacerme una idea de lo que son realmente los funtores adjuntos, respondiendo a esta pregunta ), estructuras monoidales (y estructuras monoidales simétricas), productos y coproductos (más generalmente, límites y colímites), pero estoy seguro de que hay muchos más "por ahí" y no quiero limitar las respuestas.

Para anticiparme al probable primer comentario de Urs Schrieber, tengo la intención de incluir todo esto en una página de n-lab en algún momento, ya que, si mi intuición es correcta, creo que podría ser un caso de estudio muy bonito que puede ayudar a topólogos como yo a hacerse una idea de cómo pueden comportarse las categorías (y las categorías enriquecidas).

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aphoria Puntos 304

¿Seguiste la rosca Simon Willerton comenzó con los profunctores entre espacios métricos, lo que nos llevó hasta la teoría del transporte óptimo

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jlleblanc Puntos 2957

Para la pregunta general acerca de cómo categórica conceptos mirar cuando se aplica a la métrica de los espacios, un lugar para buscar es Lawvere papel de "Tomar las categorías en serio', la sección 6 en adelante.

Aparte de eso, aquí hay un par de ejemplos.

Functor categorías se convirtieron en espacios de funciones con el uniforme o sup métrica. Es decir, si $A$ $B$ son de métrica espacios interpretarse como enriquecido categorías, entonces el functor categoría $B^A$ es el conjunto de la distancia-la disminución de los mapas de $A \to B$ con el sup métrica. (Yo uso "disminución" en el no-sentido estricto.)

El (cartesiano) producto $A \times B$ de dos espacios métricos --- que es su producto en la categoría de espacios métricos --- tiene el '$\infty$-métrica': $$ d((a, b), (a', b')) = \max\{d(a, a'), d(b, b')\}. $$ Lo mismo va para los productos infinite --- recordar que el $\infty$ es permitido como una distancia. Una vez que sabes esto, los límites en el trabajo en general, en la forma obvia.

El subproducto $A + B$ de dos espacios métricos $A$ $B$ es su distinto de la unión, con $d(a, b) = d(b, a) = \infty$ todos los $a \in A, b \in B$. De nuevo, es crucial aquí para permitir la $\infty$ como una distancia. De lo contrario, su categoría de espacios métricos le falta un montón de límites y colimits. El coequalizer de dos mapas de $f, g: A \to B$ $B$ quotiented a cabo por la costumbre de equivalencia de la relación de $\sim$ (igual que en la categoría de conjuntos), y metrized por $$ d([b], [b']) = \inf\{ d(y, y'): y \sim b, y' \sim b'\} $$ donde $[b]$ denota la clase de equivalencia de a $b$. General colimits funcionan de manera similar.

He mencionado el producto cartesiano, pero hay otro tipo de producto. Por lo general, si $\mathbf{V}$ es una categoría monoidal, a continuación, cualquiera de los dos $\mathbf{V}$enriquecido categorías, $A$$B$, tienen un producto tensor $A \otimes B$. Su conjunto de objetos es el producto de los conjuntos de objetos de $A$$B$. Sus hom-los objetos son dados por $$ (A \otimes B)((a, b), (a', b')) = A(a, a') \otimes B(b, b'). $$ Esto nos da un producto tensor de espacios métricos. Métrica determinada espacios de $A$$B$, el punto de $A \otimes B$ es el producto de la punto-conjuntos de $A$$B$. La distancia está dada por $$ d((a, b), (a', b')) = d(a, a') + d(b, b'). $$ En otras palabras, es el '$1$-métrica', también conocido como el taxi métrica de Manhattan, métrica, etc.

Así, Andrew, cuando se pregunta " ¿Qué es un monoidal espacio métrico?', usted tiene que decir que producto desea ser monoidal con respeto. Es decir, ¿estás preguntando acerca de la (débil) monoids en $(\mathbf{Met}, \times)$ o en $(\mathbf{Met}, \otimes)$?

Desde el tono de su pregunta, me parece que es: ambos. Así que aquí va.

La respuesta para el producto cartesiano $\times$ no parece tan interesante. Suponiendo que la métrica espacios satisfacer la clásica skeletality axioma ($d(a, b) = 0 \Rightarrow a = b$), una categoría monoidal para $\times$ es un espacio métrico $A$ equipada con un monoid estructura en su conjunto de puntos tales que $$ d(a \cdot b, a' \cdot b') \leq \max\{d(a, a'), d(b, b')\}. $$ Yo no puedo pensar en nada más que decir sobre eso.

La respuesta para el producto tensor $\otimes$ le parece más interesante. Un monoid en $(\mathbf{Met}, \otimes)$ es un espacio métrico $A$ equipada con un monoid estructura en su conjunto de puntos tales que para todos los $a$, los mapas de $a\cdot -$ $- \cdot a$ son a distancia disminuyendo. Por ejemplo, si es un grupo, entonces esto nos dice que a la izquierda o a la derecha de la traducción siempre es una isometría. Esto sucede a menudo: considerar el subyacente aditivo grupo de una normativa espacio vectorial, por ejemplo.

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Brett Veenstra Puntos 715

He aquí un par de respuestas a su pregunta más amplia.

1) Tom Leinster definió la noción de característica de Euler para una categoría finita, generalizando cosas como la cardinalidad de los conjuntos, la característica de Euler de los posets y la característica de Euler de los grupos finitos. Esto puede generalizarse a las categorías enriquecidas y especializarse en los espacios métricos, dando lugar a un invariante (ocasionalmente indefinido) de los espacios métricos llamado magnitud . (Los nombres de cardinalidad y característica de Euler se consideraron demasiado confusos). Curiosamente, esto fue descubierto en los años noventa por algunos ecologistas interesados en medir la biodiversidad. Véase nuestro artículo [http://arxiv.org/abs/0908.1582] (Sobre la magnitud asintótica de los subconjuntos del espacio euclidiano) para más detalles.

2) Dado un endofunctor F :*C*-> C de una categoría enriquecida sobre V hay dos formas de tomar el "rastro" de F que conozco, ambas conducen a un objeto de V . Uno es el fin $\int_c C(c,F(c))$ y el otro es el coend $\int^c C(c,F(c))$ . En el contexto de los espacios métricos esto significa que para una función de distancia no creciente f :*X*-> X los dos trazos son sup x d(x,f(x)) y inf x d(x,f(x)) - que puede considerarse como la distancia más lejana que f mueve puntos y la menor distancia que f mueve puntos.


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