Кіріспе
Математикада, әсіресе категориялар теориясында, өкілдік ететін функтор – кез келген категориядан жиындар категориясына белгілі бір функтор. Мұндай функторлар абстракт категорияны белгілі құрылымдар (яғни жиындар мен функциялар) арқылы бейнелеуді қамтамасыз етеді, бұл басқа жағдайларда жиындар категориясы туралы мүмкіндігінше көп білімді пайдалануға мүмкіндік береді. Басқа бір көзқарас бойынша, С категориясы үшін өкілдік ететін функторлар – С арқылы берілген функторлар. Олардың теориясы – бағытталған жиындардағы жоғарғы жиындардың және топтар теориясындағы Кейли теоремасының кеңейтілген жалпыламасы.
Мысалдар
Контравариантты функтор P: Set → Set әрбір жиынтықты өзінің қуат жиынына және әрбір функцияны оның кері бейне картасына бейнелейді. Бұл функторды ұсыну үшін бізге жұп (A, u) қажет, мұнда A – жиын, ал u – A-ның ішкі жиыны, яғни P(A) элементі. Барлық X жиындары үшін Hom(X, A) гоможеттік жиыны ΦX(f) = (Pf)u = f−1(u) арқылы P(X) жиынымен изоморфты болады. A = {0, 1} және u = {1} деп есептейік. S ⊆ X ішкі жиыны берілгенде, X-тен A-ға сәйкес функция S-тің сипаттамалық функциясы болады. Set жиынына «ұмыту» функторлары көбінесе ұсынылады. Атап айтқанда, «ұмыту» функторы (A, u) арқылы ұсынылады, егер A генераторы u болатын бірлік жиынның үстінде еркін объекті болса. Топтар санатындағы Grp → Set «ұмыту» функторы (Z, 1) арқылы ұсынылады. Сақиналар санатындағы Ring → Set «ұмыту» функторы (Z[x], x) арқылы ұсынылады, бұл бүтін коэффициенттері бар бір айнымалыдағы полиномдық сақина. Нақты векторлық кеңістіктер санатындағы Vect → Set «ұмыту» функторы (R, 1) арқылы ұсынылады. Топологиялық кеңістіктер санатындағы Top → Set «ұмыту» функторы өзінің бірегей элементі бар кез келген бірлік топологиялық кеңістікпен ұсынылады. G тобын бір объектісі бар категория (немесе тіпті группоид) ретінде қарастыруға болады, оны • деп белгілейміз. G-ден Set-ке дейінгі функтор G жиынына сәйкес келеді. G-ден Set-ке дейінгі Hom(•, –) бірегей гоможеттік функторы G-дің канондық G жиынына сәйкес келеді. Топтар теориясының стандартты аргументтері G-ден Set-ке дейінгі функтордың ұсынылатынын көрсетеді, егер және тек қана сәйкес G жиыны жай ғана транзитивті болса (яғни G торсоры немесе үйірме). Өкілді таңдау үйірмеге сәйкестік таңдаумен бірдей. C – үздіксіз функциялардың гомотопиялық кластарымен берілген морфизмдері бар CW кешендерінің санаты болсын. Әрбір n табиғи саны үшін Hn: C → Ab контравариантты функторы бар, ол әрбір CW кешеніне n-ші когомологиялық топты (бүтін коэффициенттерімен) бейнелейді. Оны «ұмыту» функторымен құрастырсақ, C-ден Set-ке дейінгі контравариантты функторды аламыз. Браунның алгебралық топологиядағы ұсынылатындық туралы теоремасы бұл функторды Эйленберг-Маклейн кеңістігі деп аталатын K(Z, n) CW кешенімен ұсынады. R – сәйкестікпен коммутативті сақина болсын, ал R Mod – R модульдерінің санаты болсын. Егер M және N R-дің бірлік модульдері болса, онда әрбір R модулі P үшін R билинеарлық карталар жиыны M × N → P және әрбір R модульдерінің гомоморфизмі f: P → Q үшін B(f): B(P) → B(Q) функциясы бар. Бұл функция әрбір билинеарлық картаны g: M × N → P билинеарлық картаға f ∘ g: M × N → Q бейнелейді. B функторы R модулімен M ⊗R N ұсынылады.
Forgetful functors to Set are very often representable. In particular, a forgetful functor is represented by (A, u) whenever A is a free object over a singleton set with generator u. The forgetful functor Grp → Set on the category of groups is represented by (Z, 1). The forgetful functor Ring → Set on the category of rings is represented by (Z[x], x), the polynomial ring in one variable with integer coefficients. The forgetful functor Vect → Set on the category of real vector spaces is represented by (R, 1). The forgetful functor Top → Set on the category of topological spaces is represented by any singleton topological space with its unique element. A group G can be considered a category (even a groupoid) with one object which we denote by •. A functor from G to Set then corresponds to a G set. The unique hom functor Hom(•,–) from G to Set corresponds to the canonical G set G with the action of left multiplication. Standard arguments from group theory show that a functor from G to Set is representable if and only if the corresponding G set is simply transitive (i. e. a G torsor or heap). Choosing a representation amounts to choosing an identity for the heap. Let C be the category of CW complexes with morphisms given by homotopy classes of continuous functions. For each natural number n there is a contravariant functor Hn : C → Ab which assigns each CW complex its nth cohomology group (with integer coefficients). Composing this with the forgetful functor we have a contravariant functor from C to Set. Brown's representability theorem in algebraic topology says that this functor is represented by a CW complex K(Z,n) called an Eilenberg–MacLane space. Let R be a commutative ring with identity, and let R Mod be the category of R modules. If M and N are unitary modules over R, there is a covariant functor B: R Mod → Set which assigns to each R module P the set of R bilinear maps M × N → P and to each R module homomorphism f : P → Q the function B(f) : B(P) → B(Q) which sends each bilinear map g : M × N → P to the bilinear map f∘g : M × N→Q. The functor B is represented by the R module M ⊗R N.
Шектіліктерді сақтау
Өкілденетін функторлар табиғи түрде Hom функторларымен изоморфты және осылайша олардың қасиеттерін бөліседі. Атап айтқанда, (ковариантты) өкілденетін функторлар барлық лимиттерді сақтайды. Сәйкесінше, егер қандай да бір лимитті сақтамайтын функтор болса, ол өкілденуге жарамсыз. Контравариантты өкілденетін функторлар колимиттерді лимиттерге айналдырады.
Сол жақ көмекшісі
Кез келген K: C → Жинақ фукторы, сол жақ қосымшасы F: Жинақ → C болған жағдайда, (FX, ηX(•)) арқылы өкілдік етіледі, мұнда X = {•} - бір элементті жиын, ал η - қосымшаның бірлігі. Керісінше, егер K жұп (A, u) арқылы өкілдік етілсе және A-ның барлық кіші коөнімдері C категориясында болса, онда K-ның сол жақ қосымшасы F болады, ол әрбір I жиынын A-ның I-інші коөніміне жібереді. Сондықтан, егер C барлық кіші коөнімдері бар категория болса, K: C → Жинақ фукторы өкілдік етіледі, егер және тек қана сол жақ қосымшасы болса.
Универсалды морфизмдер мен қосымшаларға қатынасы
Универсалды морфизмдер мен қосымша функторлар категориялық ұғымдары екеуі де өкілдік ететін функторлар арқылы өрнектеле алады. G: D → C функторы болсын және X – C объектісі болсын. Онда (A, φ) X-тен G-ге дейінгі универсалды морфизм болады, егер және тек қана егер (A, φ) D-ден Set-ке дейінгі HomC(X, G–) функторының өкілдігі болса. Осыдан G-нің сол жаққа жапсарлас F бар екендігі шығады, егер және тек қана егер HomC(X, G–) C-дегі барлық X үшін өкілдік ететін болса. ΦX: HomD(FX, –) → HomC(X, G–) табиғи изоморфизмі жапсарластық береді; яғни, бұл барлық X және Y үшін биекция болады. Дуалды мәлімдемелер де дұрыс. F: C → D функторы болсын және Y – D объектісі болсын. Онда (A, φ) F-ден Y-ге дейінгі универсалды морфизм болады, егер және тек қана егер (A, φ) C-ден Set-ке дейінгі HomD(F–, Y) функторының өкілдігі болса. Осыдан F-нің оң жаққа жапсарлас G бар екендігі шығады, егер және тек қана егер HomD(F–, Y) D-дегі барлық Y үшін өкілдік ететін болса.
is a bijection for all X and Y. The dual statements are also true. Let F : C → D be a functor and let Y be an object of D. Then (A,φ) is a universal morphism from F to Y if and only if (A,φ) is a representation of the functor HomD(F–,Y) from C to Set. It follows that F has a right adjoint G if and only if HomD(F–,Y) is representable for all Y in D.