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在这堂课中,F 是 G 的左伴随意味着什么?

对于函子 F:A→BF:\mathcal{A}\to\mathcal{B} 和 G:B→AG:\mathcal{B}\to\mathcal{A},FF 是 GG 的左伴随(记作 F⊣GF \dashv G),如果对于所有对象 A∈AA \in \mathcal{A} 和 B∈BB \in \mathcal{B},同态集 B(F(A),B)\mathcal{B}(F(A),B) 和同态集 A(A,G(B))\mathcal{A}(A,G(B)) 之间存在自然同构。视频强调,伴随是一个选定的自然同构,而不仅仅是一个抽象的存在性声明。

适用条件

  • FF 是函子 A→B\mathcal{A} \to \mathcal{B}
  • GG 是函子 B→A\mathcal{B} \to \mathcal{A}
  • AA 是 A\mathcal{A} 的对象
  • BB 是 B\mathcal{B} 的对象
  • 同构在 AA 和 BB 中都是自然的

理解与推导

  1. 识别指向相反方向的两个函子 FF 和 GG。
  2. 在范畴 B\mathcal{B} 中形成同态集 B(F(A),B)\mathcal{B}(F(A),B)。
  3. 在范畴 A\mathcal{A} 中形成同态集 A(A,G(B))\mathcal{A}(A,G(B))。
  4. 在这两个集合之间建立一个双射。
  5. 要求这个双射在两个变量 AA 和 BB 中都是自然的。

例子

黑板上写道:“我们说 F 是 G 的左伴随,G 是 F 的右伴随,如果 B(F(A),B)≅A(A,G(B))\mathcal{B}(F(A),B) \cong \mathcal{A}(A,G(B)) 在 A∈AA \in \mathcal{A} 和 B∈BB \in \mathcal{B} 中自然地成立,则记作 F ⊣ G。”

容易误解的地方

  • 认为同构只是集合论上的双射,而没有自然性。
  • 假设 FF 和 GG 本身是自然同构的,尽管它们指向相反的方向。

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