Кіріспе

(Математикалық) категориялар теориясында қолданылатын арнайы объектілер. Категориялар теориясында, математиканың бір саласы, C санатының бастапқы объектісі – C санатындағы I объектісі, онда C санатындағы әрбір X объектісі үшін дәл бір I → X морфизмі болады. Бұл тұжырымның керісі – терминал объекті (немесе терминал элемент): T объектісі терминал болып есептеледі, егер C санатындағы әрбір X объектісі үшін дәл бір X → T морфизмі болса. Бастапқы объектілер котерминал немесе әмбебап деп те аталады, ал терминал объектілер соңғы деп те аталады. Егер объект бастапқы да, терминал да болса, онда ол нөлдік объект деп аталады. Нөлдік объекті бар санаты – нүктелі санаты. I-ға келетін әрбір морфизм изоморфизм болатын объект қатаң бастапқы объекті болып табылады.

Мысалдар

Бос жиын – жиындар санатындағы бірегей бастапқы объект. Кез келген бір элементті жиын (синглтон) осы санаттағы терминал объект болып табылады; нөлдік объектілер жоқ. Сол сияқты, бос кеңістік – топологиялық кеңістіктер санатындағы бірегей бастапқы объект, ал кез келген бір нүктелік кеңістік осы санаттағы терминал объект болып табылады. Жинақтар мен қатынастардың Rel санатында бос жиын – бірегей бастапқы объект, бірегей терминал объект, демек, бірегей нөлдік объект. Нүктеленген жиындар санатында (олардың объектілері бос емес жиындар, ерекше элементпен бірге; (A, a) -дан (B, b) -ға дейінгі морфизм f: A → B функциясы ретінде, мұнда f(a) = b), кез келген синглтон нөлдік объект болып табылады. Сол сияқты, нүктеленген топологиялық кеңістіктер санатында кез келген синглтон нөлдік объект болып табылады. Grp, топтар санатында кез келген тривиальды топ нөлдік объект болып табылады. Тривиальды объект Ab, абельдік топтар санатында, Rng, псевдосақиналар санатында, R Mod, сақинадағы модульдер санатында және K Vect, өрістегі векторлық кеңістіктер санатында да нөлдік объект болып табылады. Толығырақ ақпарат алу үшін Zero object (algebra) бетіне қараңыз. Осыдан "нөлдік объект" термині пайда болған. Сақиналар санатында, бірлік және бірлікті сақтайтын морфизмдері бар сақиналарда, Z бүтін сандар сақинасы бастапқы объект болып табылады. 1=0=1 элементінен тұратын нөлдік сақина – терминал объект болып табылады. Rig, бірлік және бірлікті сақтайтын морфизмдері бар rig санатында, N натурал сандар rig бастапқы объект болып табылады. 1=0=1 элементінен тұратын нөлдік rig (яғни нөлдік сақина) – терминал объект болып табылады. Өрістер санатында, Field, бастапқы немесе соңғы объектілер жоқ. Алайда, белгілі бір сипаттамасы бар өрістердің ішкі санатында, негізгі өріс бастапқы объект болып табылады. Кез келген жартылай реттелген жиын (P, ≤) категория ретінде қарастырылуы мүмкін: объектілер P элементтері, ал x-тен y-ге морфизм тек қана x ≤ y болған жағдайда ғана болады. Бұл категорияда бастапқы объект P ең кішкентай элементке ие болса ғана болады; ал терминал объект P ең үлкен элементке ие болса ғана болады. Cat, функторлар морфизмдер ретіндегі шағын категориялар санатында, 0 (объектісі мен морфизмі жоқ) бос категориясы бастапқы объект, ал 1 (бір ғана объектісі және бір ғана сәйкестік морфизмі бар) терминал категориясы терминал объект болып табылады. Схемалар санатында Spec(Z), бүтін сандар сақинасының негізгі спектрі, терминал объект болып табылады. Бос схема (нөлдік сақинаның негізгі спектріне тең) бастапқы объект болып табылады. F диаграммасының лиміті F-ке конустар санатындағы терминал объект ретінде сипатталады. Сол сияқты, F диаграммасының колиміті F-тен конустар санатындағы бастапқы объект ретінде сипатталады. ChR, коммутативтік сақина R-дегі тізбекті кешендер санатында, нөлдік кешен нөлдік объект болып табылады. 0 → a → b → c → 0 түріндегі қысқа дәл тізбекте бастапқы және соңғы объектілер анонимді нөлдік объект болып табылады. Бұл кохомология теорияларында жиі қолданылады.

Бар болу және бірегейлігі

Бастапқы және соңғы нысандар берілген санатта міндетті түрде болуы керек емес. Дегенмен, егер олар болса, олар негізінен бірегей болады. Атап айтқанда, егер I1 және I2 екі түрлі бастапқы нысан болса, онда олардың арасында бірегей изоморфизм болады. Сонымен қатар, егер I бастапқы нысан болса, онда I-ге изоморфты кез келген нысан да бастапқы нысан болып табылады. Соңғы нысандар үшін де осы айтылады. Толық санаттар үшін бастапқы нысандардың болуы туралы теорема бар. Атап айтқанда, (жергілікті кішкентай) толық санат C бастапқы нысанға ие, егер және тек қана I жиынтығы (тиісті класс емес) және C нысандарының I-мен индекстелген отбасы (Ki) болса, онда C-нің кез келген нысаны үшін кем дегенде бір Ki → X морфизмі бар, мұндағы i ∈ I.

Теңдес формулалар

C санатындағы терминал объектілерді '0' → C бірегей бос диаграммасының лиміті ретінде де анықтауға болады. Бос санат өзі дискретті санат болғандықтан, терминал объектіні бос көбейту ретінде қарастыруға болады (көбейту, шын мәнінде, дискретті диаграмманың лиміті болып табылады). Дуалды түрде, бастапқы объект '0' → C бос диаграммасының колиміті болып табылады және оны бос копродукты немесе категориялық қосынды ретінде қарастыруға болады. Осыдан келіп, лимиттерді сақтайтын кез келген функтор терминал объектілерді терминал объектілерге, ал колимиттерді сақтайтын кез келген функтор бастапқы объектілерді бастапқы объектілерге жібереді. Мысалы, еркін объектілері бар кез келген нақты санаттағы бастапқы объект – бос жиынмен құрылған еркін объект болады (еркін функтор, жиынға ұмыту функторына солдан жалғаулы болғандықтан, колимиттерді сақтайды). Бастапқы және терминал объектілерді әмбебап қасиеттері және жалғаулы функторлар арқылы да сипаттауға болады. 1 – бір ғана объектісі бар дискретті санат (ол • деп белгіленсін), ал U : C → '1' – 1-ге бірегей (тұрақты) функтор болсын. Сонда C-дегі бастапқы I объектісі – •-ден U-ға дейінгі әмбебап морфизм. •-ді I-ге жіберетін функтор U-ға солдан жалғаулы. C-дегі T терминал объектісі – U-ден •-ға дейінгі әмбебап морфизм. •-ді T-ге жіберетін функтор U-ға оңнан жалғаулы.

Басқа категориялық құрылымдармен байланыс

Категориялар теориясындағы көптеген табиғи құрылымдарды тиісті санаттағы бастапқы немесе соңғы объектіні табу арқылы тұжырымдауға болады. X объектісінен U функторына әмбебап морфизмді (X ↓ U) үтірлі санатындағы бастапқы объекті ретінде анықтауға болады. Дуалды түрде, U-ден X-ке дейінгі әмбебап морфизм (U ↓ X) санатындағы соңғы объекті болып табылады. F диаграммасының лимиті Cone(F) санатындағы, F-ге конустар санатындағы соңғы объектісі. Дуалды түрде, F-дің колимиті F-тен конустар санатындағы бастапқы объектісі болып табылады. F функторының Set-ке бейнелеуі – F элементтері санатындағы бастапқы объекті. Соңғы функтор (сәйкесінше, бастапқы функтор) түсінігі – соңғы объекті (сәйкесінше, бастапқы объекті) түсінігінің жалпыламасы.

Басқа қасиеттері

Бастапқы немесе соңғы I объектісінің эндоморфизм моноиді тривиальды: егер C санатында 0 нөлдік объектісі болса, онда C санатындағы X және Y объектілерінің кез келген жұбы үшін X → 0 → Y бірегей композициясы X-тен Y-ге дейінгі нөлдік морфизм болып табылады.