Кіріспе
Математикада нақты категория – жиынтар санатына (немесе кейде басқа санатқа) адал функтормен жабдықталған категория. Бұл функтор категорияның объектілерін қосымша құрылыммен жиынтар ретінде, ал оның морфизмдерін құрылымды сақтайтын функциялар ретінде қарастыруға мүмкіндік береді. Көптеген маңызды санаттар нақты санаттар ретінде түсінікті болып келеді, мысалы, топологиялық кеңістіктер санаты және топтар санаты, тіпті жиынтар санатының өзі де. Ал топологиялық кеңістіктердің гомотопиялық санаты нақтыланбайды, яғни ол жиынтар санатына адал функторды қабылдамайды. Нақты категория, категория ұғымына сілтеме жасамай анықталғанда, әрқайсысы негізгі жиынмен жабдықталған объектілер класынан тұрады; және кез келген екі A және B объектілері үшін A-ның негізгі жиынынан B-ның негізгі жиынына дейінгі гомоморфизмдер деп аталатын функциялар жиынынан тұрады. Сонымен қатар, әрбір A объектісі үшін A-ның негізгі жиынындағы сәйкес функциясы A-дан A-ға дейінгі гомоморфизм болуы керек, ал A-дан B-ға дейінгі гомоморфизмнің B-ден C-ға дейінгі гомоморфизммен құрамы A-дан C-ға дейінгі гомоморфизм болуы керек.
In mathematics, a concrete category is a category that is equipped with a faithful functor to the category of sets (or sometimes to another category, see Relative concreteness below). This functor makes it possible to think of the objects of the category as sets with additional structure, and of its morphisms as structure preserving functions. Many important categories have obvious interpretations as concrete categories, for example the category of topological spaces and the category of groups, and trivially also the category of sets itself. On the other hand, the homotopy category of topological spaces is not concretizable, i. e. it does not admit a faithful functor to the category of sets. A concrete category, when defined without reference to the notion of a category, consists of a class of objects, each equipped with an underlying set; and for any two objects A and B a set of functions, called homomorphisms, from the underlying set of A to the underlying set of B. Furthermore, for every object A, the identity function on the underlying set of A must be a homomorphism from A to A, and the composition of a homomorphism from A to B followed by a homomorphism from B to C must be a homomorphism from A to C.
Қосымша мысалдар
Кез келген G тобын бір кездейсоқ объектісі бар «абстрактты» категория ретінде қарастыруға болады, және топтың әрбір элементі үшін бір морфизм. Бұл, осы мақаланың басында сипатталған интуитивті ұғым бойынша, нақты категория ретінде есептелмейді. Бірақ әрбір адал G жиыны (эквивалентті түрде, G-нің пермутациялар тобы ретінде әрбір бейнеленуі) G → Жинақ адал функторын анықтайды. Кез келген топ өзіне адал әрекет ететіндіктен, G кем дегенде бір тәсілмен нақты категорияға айналуы мүмкін. Сол сияқты, кез келген P позитивті жиыны x ≤ y болғанда бірегей x → y жебесі бар абстрактты категория ретінде қарастырылуы мүмкін. Бұл D: P → Жинақ функторын анықтау арқылы жүзеге асырылады, ол әрбір x объектісін және әрбір x → y жебесін кіріктіру картасына сәйкестендіреді. Объектілері жиынтықтар және морфизмдері қатынастар болатын Rel санатын U арқылы нақты етуге болады, ол әрбір жиынтық X-ті оның қуат жиынына және әрбір қатынасты функциямен анықтайды. Қуат жиындары кіріктіру бойынша толық торлар екенін ескерсек, осы қатынас R-ден туындаған функциялар дәл осылай жоғары деңгейде сақталатын карталар болып табылады. Сондықтан Rel толық торлар мен олардың жоғары деңгейде сақталатын карталарының Sup санатының толық кіші санатына эквивалентті. Керісінше, осы эквиваленттіліктен бастап, Rel-ді Sup-ке енгізу арқылы Sup үшін ұмыту функторының композициясы Rel → Sup → Жинақ ретінде U-ді қалпына келтіруге болады. Setop санатын әрбір жиынтықты өзі ретінде және әрбір f: X → Y функциясын Y-ден X-ке қатынас ретінде, барлық x ∈ X үшін (f(x), x) жұптары жиыны ретінде құрастыру арқылы Rel-ге енгізуге болады; сондықтан Setop нақтыланады. Осылайша пайда болатын ұмыту функторы – Setop → Жинақ қарсы вариантты қуат жиыны функторы. Алдыңғы мысалдан, кез келген нақтыланатын C санатының кері санаты да нақтыланады, себебі егер U – C → Жинақ адал функтор болса, онда Cop-ты Cop → Setop → Жинақ композициясымен жабдықтауға болады. Егер C кез келген кіші категория болса, онда SetCop → Жинақ адал функтор P бар, ол X прешебін копродуктке бейнелейді. Оны Yoneda енгізуімен Y: C → SetCop құрастыру арқылы C → Жинақ адал функторын аламыз. Техникалық себептерге байланысты, Банах кеңістіктері мен сызықтық жиырылулардың Ban1 санаты көбінесе «көрінетін» ұмыту функторымен емес, U1: Ban1 → Жинақ функторымен жабдықталады, ол Банах кеңістігін оның (жабық) бірлік шарсына бейнелейді. Объектілері кіші санаттар және морфизмдері функторлар болатын Cat санатын әрбір C санатын оның объектілері мен морфизмдерін қамтитын жиынтыққа жіберу арқылы нақты етуге болады. Функторларды жай ғана объектілер мен морфизмдерге әсер ететін функциялар ретінде қарастыруға болады.
Қарсы үлгілер
hTop санаты, ондағы объектілер – топологиялық кеңістіктер, ал морфизмдер – үздіксіз функциялардың гомотопиялық кластары, нақтыландырылмайтын санаттың мысалы болып табылады. Объектілер жиынтықтар болғанымен (қосымша құрылыммен), морфизмдер олардың арасындағы нақты функциялар емес, қайта функциялардың кластары. hTop санатынан Set санатына адал функтордың жоқтығын алғаш рет Питер Фрейд дәлелдеді. Осы мақалада Фрейд «кіші категориялар және функторлардың табиғи эквиваленттілік кластары» санатының да нақтыландырыла алмайтындығын көрсететін бұрынғы нәтижелерді келтіреді.
Қалыпты нақтылық
Категориялар теориясының кейбір салаларында, әсіресе топос теориясында, жиын теориясы категориясын (Set) басқа X категориясымен алмастыру жиі кездеседі, оны көбінесе базалық категория деп атайды. Сондықтан, C категориясы және U – C → X адал функторы болған (C, U) жұбын X үстіндегі нақты категория деп атау логикалық. Мысалы, N сортты теорияның модельдерін SetN үстіндегі нақты категория ретінде қарастыру пайдалы болуы мүмкін. Осы контексте, жиын теориясы үстіндегі нақты категория кейде конструкция деп аталады.