Кіріспе

Әрбір морфизмнің инвертірленетін категориясы; топтық группоидтардың категориялық теориядағы жалпыламасы. Математикада, әсіресе категориялық теория мен гомотопиялық теорияда, группоид (сирек Брандт группоиды немесе виртуалды топ) топ ұғымын бірнеше эквивалентті тәсілмен жалпылайды. Группоидты мынадай тұрғыдан қарастыруға болады: екілік операцияның орнына ішінара функциясы бар топ; әрбір морфизмнің инвертірленетін категория. Мұндай категорияны морфизмдердегі унар операциясымен толықтырылған деп қарастыруға болады, бұл операция топ теориясындағы инверсияға ұқсас кері деп аталады. Тек бір ғана объектісі бар группоид – бұл қалыпты топ. Тәуелді типтеу болған жағдайда, кез келген категорияны типтелген моноид ретінде қарастыруға болады, ал группоидты – типтелген топ ретінде қарастыруға болады. Морфизмдер бір объектіден екіншісіне көшіреді және типтердің тәуелді отбасын құрайды, сондықтан морфизмдер , , сияқты типтелген болуы мүмкін. Композиция – бұл толық функция: , сондықтан арнайы жағдайларға мыналар жатады: Сетоидтар: эквиваленттілік қатынасымен бірге келетін жиынтар, G жиынтар: топтың әрекетімен жабдықталған жиынтар. Группоидтар көбінесе геометриялық объектілер, мысалы, манифольдтар туралы ойлау үшін қолданылады. Брандт жартылай топтары арқылы жасырын түрде енгізілген группоидтар.

Санаты теориялық

Группоид — әрбір морфизмі изоморфизм, яғни инверттенетін шағын категория. Сондай-ақ, берілген группоидтың жабатын морфизмдерінің категориясы, топтар жиынындағы группоидтың әрекеттерінің категориясына эквивалентті болады.

Топология

Топологиялық кеңістік берілген болса, нүктеден нүктеге дейінгі морфизмдер – егер олар гомотоп болса, екі жол теңдес болып, үзіліссіз жолдардың баламалық кластары болып табылады. Мұндай екі морфизм бірінші жолды, содан кейін екінші жолды жалғау арқылы құрастырылады; гомотопиялық теңдестік бұл композицияның ассоциативті екенін кепілдейді. Бұл группоид – кеңістіктің негізгі группоиді деп аталады, және (немесе кейде, ) деп белгіленеді. Әдеттегі негізгі топ – бұл нүкте үшін төбелік топ. Негізгі группоидтың орбиталары – бұл жолмен байланысты компоненттер. Осыған сәйкес, жолмен байланысты кеңістіктің негізгі группоиді транзитивті, және біз кез келген базалық нүктедегі негізгі топтардың изоморфты екендігі туралы белгілі фактіге жетеміз. Сонымен қатар, бұл жағдайда негізгі группоид және негізгі топтар категориялар ретінде эквивалентті (жалпы теория үшін төмендегі бөлімді қараңыз). Бұл идеяның маңызды кеңейтімі – «негізгі нүктелердің» таңдалған жиынтығы орналасқан негізгі группоидты қарастыру. Мұнда – (жайыңқы) ішкі группоид, онда тек қана соңғы нүктелері жиынға жататын жолдар қарастырылады. Жиынтық қалыптасқан жағдайдың геометриясына сәйкес таңдалуы мүмкін.

Түпкіленген жиын

Шектеулі жиынның топтық әрекетін қарастырыңыз, ол әрбір санды оның теріс санына жібереді, яғни және. Бұл топтық әрекеттен алынған эквиваленттік сыныптар жиыны – квотиент groupoid болып табылады, және ол үстінде топтық әрекетке ие.

Квотиент сорты

Кез келген шекті топтың берілгенге бейнелеуі аффиндік кеңістікте топтық әрекетті тудырады (өйткені бұл автоморфизмдер тобы). Содан кейін, квозиенттік группоид , түрінде болуы мүмкін, оның нүктесінің біреуінің координаталық басында тұрақтандырғышы бар. Осы сияқты мысалдар орбифолдтар теориясының негізін құрайды. Тағы бір көп зерттелетін орбифолдтар отбасы – салмақты проекциялық кеңістіктер және олардың ішкі кеңістіктері, мысалы, Калаби-Яу орбифолдтары.

Қимыл-қозғалыс

Рубик кубогы сияқты жұмбақтарды топтар теориясы арқылы модельдеуге болады (Рубик кубогы тобын қараңыз), бірақ кейбір жұмбақтарды группоидтар арқылы модельдеу тиімдірек. Он бес пазлдың түрлендірулері группоидты құрайды (топ емес, себебі барлық амалдарды біріктіруге болмайды). Бұл группоид конфигурацияларға әсер етеді.

Матье группоид

Матье группоиды — Джон Хортон Конвей енгізген, 13 нүктеде әрекет ететін группоид. Оның бір нүктені өзгеріссіз қалдыратын элементтері M12 Матье тобының көшірмесін құрайды.

Группоидтар санаты

Объектілері группоидтар және морфизмдері группоидтық морфизмдер болып табылатын категория группоидтық категория немесе группоидтар санаты деп аталады және Grpd арқылы белгіленеді. Grpd санаты, кіші санаттар санаты сияқты, картезиандық жабық: кез келген группоидтар үшін біз объектілері морфизмдер болып табылатын және жебелері морфизмдердің табиғи эквиваленттіктері болып табылатын группоидты құрастыра аламыз. Егер бұл тек топтар болса, онда ондай жебелер морфизмдердің конъюгациялары болып табылады. Басты нәтиже – кез келген группоидтар үшін табиғи биекция бар. Бұл нәтиже барлық группоидтар тек топтар болған жағдайда да маңызды. Grpd-нің тағы бір маңызды қасиеті – ол толық және ко-толық.

Grpd-дегі топтықтар

Группоидтар категориясының ішкі құрылымдарынан шығарылатын қосымша құрылым бар, олар қос группоидтар. Grpd 2-категория болғандықтан, бұл объектілер қосымша құрылымның болуына байланысты 1-категория емес, 2-категорияны құрайды. Негізінде, бұл функторлармен жабдықталған группоидтар және сәйкестік функторы арқылы берілген енгізу. Осы 2-группоидтарды қарастырудың бір жолы – оларда тік және көлденең бағытта біріктірілетін объектілер, морфизмдер және квадраттар бар. Мысалы, егер екі квадраттың бірдей морфизмі болса, оларды тік біріктіріп, диаграмма жасауға болады, одан кейін тік бағытталған жебелерді біріктіру арқылы оны басқа квадратқа айналдыруға болады. Квадраттарды көлденең қосу үшін де ұқсас композиция заңы бар.

Геометриялық құрылымды топтар

Геометриялық нысандарды зерттегенде пайда болатын группоидтар көбінесе топологиямен жабдықталады, оларды топологиялық группоидтарға айналдырады, тіпті кейбір дифференциалданатын құрылымдармен жабдықталып, Лай группоидтарына айналуы мүмкін. Осы соңғы нысандарды олармен байланысты Лай алгебралары арқылы зерттеуге болады, бұл Лай топтары мен Лай алгебралары арасындағы қатынасқа ұқсас. Геометриядан туындаған группоидтар көбінесе группоид көбейтуімен өзара әрекеттесетін қосымша құрылымдарға ие болады. Мысалы, Пуассон геометриясында симплектикалық формамен үйлесімді жабдықталған Лай группоиды – симплектикалық группоид түсінігі бар. Сол сияқты, үйлесімді Риман метрикасымен немесе күрделі құрылыммен жабдықталған группоидтар да болуы мүмкін және т.б.