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群论、范畴论入门 众所周知,数学的三大方向分别是代数、几何、分析,数相关的归于代数,如初等代数、数论、抽象代数-群论等;几何研究空间和形状,如解析几何、欧氏几何、非欧几何(黎曼几何)、拓扑学、微分几何(流形)等;分析则是数和形之间的纽带,主要包括微积分、实分析、复分析、泛函分析,以及在此基础上发展出的常微分、复变函数与积分变换等。另外概率论-统计、逻辑学、离散数学都可看做三大方向的复合学科。现代数学抽象化程度更高,为了将集合论、群论、向量空间与拓扑中有很多相似的概念统一地表示出来,发展出一门新的学科即范畴论(Category) 。
1 群的基本概念1 群定义为满足如下条件的封闭集合G:
定义一种二元代数运算$\forall a \in G, \exists f:a\mapsto b,b \in G$ 运算满足结合律:$f:a\mapsto b,g:b\mapsto c, f\circ g:a\mapsto c$ 存在单位元:$\exists e, f(e)= e$ 存在逆元:$\forall a \in G, f(a)=b,\exists f^{-1}(b)=a$ 当集合满足1、2时,称为半群,满足1、2、3时称为幺半群(单位半群,$\frac{3}{4}$群);如果1,2,3,4再附加一个交换律$ f\circ g= g\circ f$则称为Abel交换群。常见有的整数加法群(Z,0,+)、实数乘法群(Q,1,*),以及S2(平面旋转群等)。整数加群是一个Abel交换群。
2 偏序关系 偏序关系(partial order relation)的定义是集合P 与一个二元关系运算’$\le$‘定义的,这个二元关系需要满足:
自反性:$x\le x$ 反对称性:$x \le y 且y \le x \Rightarrow x = y$ 传递性:$x \le y 且y \le z \Rightarrow x \le z$ 那么集合P 中的每个元素都可以对应一个范畴上的对象,$\le$ 对应态射,首先就满足了 范畴上每个对象都有id 映射,由于这个关系是可以传递的,所以它是可复合的,例如$f$ 为 $x \le y$,$g$ 为$y\le z$,那么$f \circ g$ 就得到了 $x\le z$,当然这种复合也是可结合的。……