Кіріспе

Категориялар арасындағы бейнелеу – математикалық ұғым. Математикада, әсіресе категориялар теориясында, функтор – категориялар арасындағы бейнелеу. Функторлар алғаш рет алгебралық топологияда қарастырылды, онда алгебралық объектілер (мысалы, түбірлік топ) топологиялық кеңістіктермен байланыстырылды, ал осы алгебралық объектілер арасындағы бейнелеулер кеңістіктер арасындағы үздіксіз бейнелеулермен байланыстырылды. Қазіргі кезде функторлар қазіргі заманғы математиканың түрлі салаларын байланыстыру үшін қолданылады. Осылайша, функторлар категориялар теориясы қолданылатын математиканың барлық салаларында маңызды. «Категория» және «функтор» сөздері математиктер Аристотель және Рудольф Карнап философтарынан алынған. Соңғысы функторды тіл білімі контекстінде қолданды; функциялық сөз туралы қараңыз.

Қарама-қарсы функтор

Әрбір функтор қарама-қарсы функторды тудырады, мұндағы және – сәйкесінше және санаттарының қарама-қарсы санаттары. Анықтамасы бойынша, ол нысандар мен морфизмдерді дәл сол сияқты бейнелейді. Бірақ категория ретінде мен сәйкес келмейді, және сондай-ақ үшін де, – дан ерекшеленеді. Мысалы, егер менің құрамын жасасаңыз, өйткені немесе қолдану керек. Есте сақтаңыз, қарама-қарсы категорияның қасиетіне сәйкес, .

Бифункторлар мен мультифункторлар

Бифунктор (бінарлық функтор деп те аталады) – домені көбейтінді санат болатын функтор. Мысалы, Hom функторы Cop × C → Set түрінде болады. Оны екі аргументті функтор ретінде қарастыруға болады. Hom функторы – нақты мысал; ол бір аргумент бойынша коконтравариант, екіншісі бойынша ковариант. Мультифунктор – функтор ұғымының n айнымалыға жалпыламасы. Сондықтан, мысалы, бифунктор – n=2 болатын мультифунктор.

Мысалдар

С және J санаттары үшін, C-дегі J түріндегі диаграмма – ковариантты функтор (категориялық теориялық) прешеф. С және J санаттары үшін, C-дегі J прешефі – контравариантты функтор. Егер J – жиынтықтар мен функциялар санаты болса, онда D – C-дегі прешеф деп аталады. Прешефтер (топологиялық кеңістікте). Егер X – топологиялық кеңістік болса, онда X-тегі ашық жиынтықтар кішігірім реттелген жиынтықты құрайды. Кез келген кішігірім реттелген жиын сияқты, Open(X) бір ғана U → V жебені қосу арқылы кішігірім санатты құрайды, егер және тек егер Open(X)-тегі контравариантты функторлар X-тегі прешефтер деп аталса. Мысалы, әр ашық жиынтыққа U-дағы нақты бағаланған үздіксіз функциялардың ассоциативтік алгебрасын беру арқылы, X-тегі алгебралардың прешефін аламыз. Тұрақты функтор. C → D функторы, ол C-тің әрбір объектісін D-дегі X тұрақты объектісіне және C-тің әрбір морфизмін X-тегі сәйкестік морфизміне сәйкестендіреді. Мұндай функтор тұрақты немесе таңдау функторы деп аталады. term=Endofunctor. Категорияны сол категорияға бейнелейтін функтор; мысалы, полиномиалдық функтор. term=Identity functor. C санатындағы 1C немесе idC деп жазылады, ол объектіні өзіне және морфизмді өзіне сәйкестендіреді. Идентификациялық функтор – эндофунктор. Диагональдық функтор. Диагональдық функтор D-ден DC функторына қарай функтор ретінде анықталады, ол D-дегі әрбір объектіні сол объекттегі тұрақты функторға жібереді. Тік индекс категориясы J үшін, егер әрбір J → C функторының лимиті болса (мысалы, C толық болса), онда CJ → C лимит функторы әр функторға оның лимитін береді. Бұл функтордың бар екендігін диагональдық функтордың оң жақ жалғауы екенін түсіну және Фрейдтің жалғау функторы теоремасын шақыру арқылы дәлелдеуге болады. Бұл таңдау аксиомасының қолайлы нұсқасын қажет етеді. Осыған ұқсас ескертулер колимит функторына (әр функторға оның колимитін тағайындайтын және ковариантты) қатысты. Power sets functor. Power set functor P : Set → Set әрбір жиынтықты оның қуат жиынтығына және әрбір функцияны оның бейнесіне жіберетін картаға бейнелейді. Сонымен қатар, картаға жіберетін функция функциясына қарастыруға болады. Мысалы, егер A = {1, 2} болса, онда P(A) = {{}, {1}, {2}, {1, 2}}. Екілік векторлық кеңістік. Әр векторлық кеңістікке оның қос кеңістігін, әр сызықтық картаға оның қосымша немесе транспозициясын беретін карта – бұл тұрақты өріс бойынша барлық векторлық кеңістіктердің санатынан өзіне қарсы функтор. Негізгі топ. Нүктелі топологиялық кеңістіктердің, яғни ерекше нүктелері бар топологиялық кеңістіктердің санатын қарастырайық. Объектілер жұптар (X, x0), мұнда X – топологиялық кеңістік, ал x0 – X-тегі нүкте. (X, x0)-дан (Y, y0)-ға дейінгі морфизмді жалғамалы карта f : X → Y арқылы 1=f(x0) = y0 арқылы береді. Әр топологиялық X кеңістігінде x0 нүктесі бар болса, x0 нүктесі негізінде π1(X, x0) деп белгіленетін фундаменталды топты анықтауға болады. Бұл x0-ға негізделген конкатенция тобының операциясы бар циклдердің гомотопиялық кластарының тобы. Егер f : X → Y – тік кеңістіктердің морфизмі болса, онда X-тегі x0 негіз нүктесі бар әрбір бұрыш f-пен құрастырылып, Y-де y0 негіз нүктесі бар бұрыш беріледі. Бұл операция гомотопиялық эквиваленттік қатынаспен және циклдердің құрамымен үйлесімді, және біз π1(X, x0)-дан π1(Y, y0)-ға дейінгі топтық гомоморфизмді аламыз. Осылайша топтар санатына ұшталған топологиялық кеңістік санатынан функтор аламыз. Топологиялық кеңістік санатында (айырмалы нүктесіз) жалпы қисықтардың гомотопиялық кластарын қарастырады, бірақ олар бір нүктемен бөліспесе құрастырылмайды. Осылайша, негізгі топтың орнына негізгі группоид болады, ал бұл конструкция функционалды болып табылады. Жалғаспалы функциялар алгебрі. Топологиялық кеңістік санатынан (топтағы үздіксіз карталар морфизмдер ретінде) нақты ассоциативтік алгебралар санатына контравариантты функтор әрбір топологиялық X кеңістігіне сол кеңістіктегі барлық нақты бағаланған үздіксіз функциялар алгебрасы C(X) беру арқылы беріледі. Әрбір үздіксіз карта f : X → Y C(f) : C(Y) → C(X) алгебралық гомоморфизмді 1=C(f)(φ) = φ ∘ f ережесі бойынша C(Y)-дегі әрбір φ үшін тудырады. Тангентті және котангентті топтамалар. Әрбір дифференциалданған көптікке оның тангентті топтамасына және әрбір тегіс картаға оның туындысына жіберетін карта дифференциалданған көптік категориясынан векторлық то...

Басқа категориялық ұғымдармен байланысы

C және D санаттары болсын. C-ден D-ге дейінгі барлық функторлар жиынтығы бір категорияның объектілерін құрайды: функторлық категория. Осы категориядағы морфизмдер – функторлар арасындағы табиғи түрленулер. Функторлар көбінесе әмбебап қасиеттері арқылы анықталады; мысалдар: тензорлық көбейтінді, топтар немесе векторлық кеңістіктердің тікелей қосындысы және тікелей көбейтіндісі, бос топтар мен модульдердің құрылысы, тікелей және кері лимиттер. Лимит және коллимит түсініктері жоғарыда аталғандардың көптерін жалпылайды. әмбебап құралымдар көбінесе қосалқы функторлар жұбын тудырады.

Компьютерлік іске асырулар

Функторлар кейде функционалдық бағдарламалауда кездеседі. Мысалы, Haskell бағдарламалау тілінде Functor класы бар, онда fmap – қолданыстағы типтер арасындағы функцияларды (Hask санаттарындағы морфизмдер, Haskell типтерінің санаты) жаңа типтер арасындағы функцияларға бейімдеу үшін қолданылатын политиптік функция.