正合函子




在範疇論中,正合函子(或譯作恰當函子)是保存有限極限的函子。在阿貝爾範疇中,這就相當於保存正合序列的函子。




目录






  • 1 阿貝爾範疇間的正合函子


  • 2 一般範疇中的正合函子


  • 3 例子


  • 4 文獻





阿貝爾範疇間的正合函子


C,C′{displaystyle {mathcal {C}},{mathcal {C}}'}{displaystyle {mathcal {C}},{mathcal {C}}'} 為阿貝爾範疇,F:C→C′{displaystyle F:{mathcal {C}}to {mathcal {C}}'}{displaystyle F:{mathcal {C}}to {mathcal {C}}'} 為加法函子。若對每個正合序列


Xi⟶Xi−1⟶{displaystyle cdots longrightarrow X_{i}longrightarrow X_{i-1}longrightarrow cdots }{displaystyle cdots longrightarrow X_{i}longrightarrow X_{i-1}longrightarrow cdots }

F{displaystyle F}F 後得到的序列


F(Xi)⟶F(Xi−1)⟶{displaystyle cdots longrightarrow F(X_{i})longrightarrow F(X_{i-1})longrightarrow cdots }{displaystyle cdots longrightarrow F(X_{i})longrightarrow F(X_{i-1})longrightarrow cdots }

仍為正合序列,則稱 F{displaystyle F}F正合函子


由於正合序列總能拆解為短正合序列,在定義中僅須考慮短正合序列即可。


此外,若對每個短正合序列 0→X′→X→X″→0{displaystyle 0to X'to Xto X''to 0}{displaystyle 0to X'to Xto X''to 0},其像截去尾端零對象後 0→F(X′)→F(X)→F(X″){displaystyle 0to F(X')to F(X)to F(X'')}{displaystyle 0to F(X')to F(X)to F(X'')} 為正合序列,則稱 F{displaystyle F}F左正合函子;類似地,若 F(X′)→F(X)→F(X″)→0{displaystyle F(X')to F(X)to F(X'')to 0}{displaystyle F(X')to F(X)to F(X'')to 0} 為正合序列,則稱 F{displaystyle F}F右正合函子。正合性等價於左正合性+右正合性。



一般範疇中的正合函子


考慮一個函子 F:C→C′{displaystyle F:{mathcal {C}}rightarrow {mathcal {C}}'}{displaystyle F:{mathcal {C}}rightarrow {mathcal {C}}'}



  • C{displaystyle {mathcal {C}}}mathcal{C}裡存在任意的有限射影極限,且F{displaystyle F}F與有限射影極限交換(即:F(lim←i⁡Xi)→lim←i⁡F(Xi){displaystyle F(varprojlim _{i}X_{i}){stackrel {sim }{to }}varprojlim _{i}F(X_{i})}{displaystyle F(varprojlim _{i}X_{i}){stackrel {sim }{to }}varprojlim _{i}F(X_{i})}),則稱F{displaystyle F}F左正合

  • C{displaystyle {mathcal {C}}}mathcal{C}裡存在任意的有限歸納極限,且F{displaystyle F}F與有限歸納極限交換(即:lim→i⁡F(Xi)→F(lim→i⁡Xi){displaystyle varinjlim _{i}F(X_{i}){stackrel {sim }{to }}F(varinjlim _{i}X_{i})}{displaystyle varinjlim _{i}F(X_{i}){stackrel {sim }{to }}F(varinjlim _{i}X_{i})}),則稱F{displaystyle F}F右正合

  • 若上述條件同時被滿足,則稱F{displaystyle F}F正合


在阿貝爾範疇中,由於任意有限射影(或歸納)極限可以由核(或上核)與有限積(或上積)生成,此時的定義遂回歸到正合序列的定義。



例子



  • 根據極限的泛性質,Hom(−,−){displaystyle mathrm {Hom} (-,-)}mathrm{Hom}(-,-)函子無論對哪個變數都是左正合的,這是左正合函子的基本例子。

  • (F,G){displaystyle (F,G)}(F,G)是一對伴隨函子。若C{displaystyle {mathcal {C}}}mathcal{C}存在任意有限歸納極限,則F{displaystyle F}F右正合;若存在任意有限射影極限,G{displaystyle G}G左正合。此法可建立許多函子的正合性。

  • X{displaystyle X}X 為拓撲空間,阿貝爾群數學範疇上的整體截面函子 X↦F(X){displaystyle Xmapsto F(X)}{displaystyle Xmapsto F(X)} 是左正合函子。

  • R{displaystyle R}R 為環,T{displaystyle T}T 為右 R{displaystyle R}R-模,則左 R{displaystyle R}R-模範疇上的張量積函子 T⊗R−{displaystyle Totimes _{R}-}{displaystyle Totimes _{R}-} 是右正合函子。

  • A,B{displaystyle {mathcal {A}},;{mathcal {B}}}{displaystyle {mathcal {A}},;{mathcal {B}}} 為兩個阿貝爾範疇,考慮函子範疇 BA{displaystyle {mathcal {B}}^{mathcal {A}}}{displaystyle {mathcal {B}}^{mathcal {A}}},固定一對象 A∈A{displaystyle Ain {mathcal {A}}}{displaystyle Ain {mathcal {A}}},對 A{displaystyle A}A 的「求值」是正合函子。



文獻


  • Masaki Kashiwara and Pierre Schapira, Categories and Sheaves, Springer. ISBN 3540279490



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