幺半范畴

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张量范畴(tensor category),或曰幺半范畴(monoidal category), 直觉地讲,是个配上张量积阿贝尔范畴(abelian category),可当作范畴化

定义[编辑]

数学中,一个张量范畴(tensor category,或称幺半范畴 monoidal category)是一个包含单一个对象的双范畴)bicategory)。 更具体的描述:一个张量范畴

  • 一个范畴 ;
  • 被赋予张量积,即一个二元函子
;
  • 被赋予一个单位对象 ;
  • 被赋予三组自然同构映射
    • 结合子: ;
    • 左/右单位子: 自然同构映射 , :
,
;
  • 满足以下相容条件:
, , , ,
都交换.///

在这以上两道相容条件下,任何以结合子,左右单位子张量积组成的图表都交换,因为 Mac Lane 凝聚定理(Mac Lane's coherence theorem): 每个幺半范畴都 幺半等价(monoidally equivalent) 于一严格幺半范畴(见下).

严格幺半范畴[编辑]

严格幺半范畴(strict monoidal category) 是个幺半范畴 ,其自然态射 , 都是恒等影射.

取任一 范畴 , 我们可构筑其 自由严格幺半范畴 :

  • 对象:其每一对象是一串由里面的对象组成之有限序列 );
  • 态射:当且仅当时,我们在二个对象 之间定义 态射:每 -态射 是一串由 -态射组成的有限序列
  • 张量积: 二个-对象张量积, 我们定义为 此二有限序列之串接(concatenation) ; 同样地任何二 -态射之张量积, 我们定义为其串接。

按:此算符 ,向由任一 范畴 配上 ,可推广到 上的严格-2-单子 (strict 2-monad)。

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取任一范畴,若以其平常范畴积作张量积,以其终对象作单位对象,则成为一个张量范畴。 亦可取任一范畴,以其余积(co-product)作张量积,以其始对象作单位对象,亦成一个张量范畴。 (此二例实为对称幺半范畴结构。) 但亦有许多张量范畴(例如:-Mod,如下),其张量积 既非 范畴积 亦非 范畴余积。

以下举张量范畴二例——向量空间范畴和集合范畴——并表明其类比:

-Mod Set
取任一交换环 , 各 - 所成之 范畴 -模 (若R 为一域, 则 R-模即 R-向量空间) 是一 对称幺半范畴;其张量积 ⊗ 与单位对象为:. 范畴 为一对称幺半范畴赋有张量积 × 与单位对象 {*}.
单元结合代数为-模之 一对象,赋上态射 并满足以下条件: A 幺半群 为一对象 M ,配上态射

并满足

结合律 结合律
and
单位关系. 单位关系.
A 余代数(coalgebra) 是一个 对象 C ,被赋予 态射

并满足以下条件:

内每一对象(即每一集合)S, 都被赋予 态射

满足以下条件:

余结合律(coassociativity) 余结合律(coassociativity)
and and
余单位关系(coidentity relations). 余单位关系(coidentity relations).
此 ε 是唯一的,因为 (即一元集合)是个终对象.

相关的结构[编辑]

  • 很多张量范畴更进一步有 , 交换态射 or 封闭等结构. 详见下述参考。
  • 幺半函子英语monoidal functor为二张量范畴(么半范畴)间、保存张量积结构之函子; 幺半态射为二么半函子间之态射(自然变换 (natural transformations))。
  • 一般幺半群之概念可推广成么半范畴中的幺半对象英语monoid object。尤其者,可视一严格么半范畴作 范畴之“范畴” Cat中的么半对象(并以卡氏积为么半结构)。
  • 上有界交半格 构成一严格对称么半范畴:其积为交,而单位元则为顶。

应用[编辑]

参考[编辑]