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Cómo recuperar la multiplicación de los elementos del grupo a partir de la categoría de grupos?

Motivar a la pregunta: Si sabemos todo acerca de $\mathbf{Grp}$, lo sabemos todo acerca de los grupos?

Antecedentes: Considerar la categoría de $\mathbf{Grp}$ abstracto, en lugar de como una forma concreta de categoría. Los elementos de un grupo de $G$ puede ser recuperado de la siguiente manera: en primer lugar, identificar el grupo $\mathcal{Z}$ como el único mínima generador (MO/7793), es decir, un generador de tal manera que ningún adecuada cociente es también un generador. Entonces Hom($\mathbb{Z}$,-) representa el olvidadizo functor $\mathbf{Grp} \to \mathbf{Set}$ y recupera los elementos del grupo.

Pregunta:

¿Cómo se puede recuperar el grupo de operación en elementos?

Aquí es un intento inacabado (que alguien menciona): definir el grupo libre en dos generadores por el subproducto $F_2 = \mathbb{Z} \amalg \mathbb{Z}$. Luego de dos elementos del grupo $g_1, g_2 : \mathbb{Z} \to G$, estos mapas se define un mapa de $f : F_2 \to G$ (debido a $F_2$ es un colimit). Por último, supongamos que podríamos categóricamente especificar el mapa de $m : \mathbb{Z} \to F_2, 1 \mapsto xy$ donde $x,y$ son los generadores de $F_2$. A continuación, el grupo de la multiplicación de los elementos $g_1, g_2$ daría el elemento $g_1 g_2 = f \cdot m : \mathbb{Z} \to G$.

En el enfoque anterior, la única tarea restante es de alguna manera especifica el mapa de $m : \mathbb{Z} \to F_2, 1 \mapsto xy$ categóricamente.

Editar (en respuesta al comentario):

Debo mencionar que no seremos capaces de distinguir $m : \mathbb{Z} \to F_2, 1 \mapsto xy$$m' : 1 \mapsto yx$. Lo mejor que podemos esperar es para especificar tanto $m$ $m'$ sin escoger cualquiera de ellos. En otras palabras, cuando se intenta recuperar la multiplicación del grupo, nos puede proporcionar una opción de que el grupo original, la multiplicación o la multiplicación en el frente del grupo, pero no podemos privilegio cualquiera de las opciones. La razón es que el functor enviar a un grupo a su opuesto, el grupo es una función de equivalencia de $\mathbf{Grp}$.

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Matt Dawdy Puntos 5479

Una vez que usted ha $\mathbb{Z}$, usted tiene la Lawvere la teoría de los grupos (que pueden ser recuperados como opuesto a la categoría sobre el total de la subcategoría en el finito de co-productos de $\mathbb{Z}$), que es una forma de axiomatizing lo que es un grupo que no depende de una elección de "generadores." Lo que quiero decir con esto es que la multiplicación, la inversión, y la unidad puede estar compuesta de obtener una gran cantidad de otras operaciones, tales como

$$(x, y, z) \mapsto x^{-3} y z^4 y^3$$

que satisfacen algunas de las relaciones, y la Lawvere la teoría de los grupos de paquetes de seguridad de toda esta información (de la operación anterior es, después de todo, la misma cosa que un elemento particular de la $F_3$) sin privilegiar una elección particular de la generación de operaciones, en la misma forma en que se puede especificar un grupo en sí mismo en una manera que no es privilegio de una presentación particular. Véase, por ejemplo, este blog y este post en el blog algunos detalles.

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