Введение

Преаддитивная категория, допускающая все конечные произведения.
Более слабое понимание термина "аддитивная категория" (без бипродуктов).
В математике, в частности в теории категорий, аддитивная категория — это преаддитивная категория C, допускающая все конечные бипродукты.

Определение

Существуют два эквивалентных определения аддитивной категории: одно – как категория, снабжённая дополнительной структурой, а другое – как категория, не имеющая дополнительной структуры, но объекты и морфизмы которой удовлетворяют определённым уравнениям.

По предварительным категориям

Категория C является предаддитивной, если все её множества гомоморфизмов являются абелевыми группами, а композиция морфизмов билинейна; другими словами, C обогащена над моноидальной категорией абелевых групп. В предаддитивной категории каждый конечный (или финитарный) продукт (включая пустой продукт, то есть конечный объект) обязательно является копродуктом (или начальным объектом в случае пустой диаграммы), а следовательно, бипродуктом, и наоборот, каждый конечный (или финитарный) копродукт обязательно является продуктом (это следствие определения, а не его часть). Таким образом, аддитивная категория эквивалентно описывается как предаддитивная категория, допускающая все конечные (или финитарные) продукты, или как предаддитивная категория, допускающая все конечные (или финитарные) копродукты.

Через полудобавленные категории

Мы даём альтернативное определение. Определим полуаддитивную категорию как категорию (примечание: не преаддитивную категорию), допускающую нулевой объект и все бинарные произведения и копроизведения. Затем следует замечательная теорема о том, что множества гомоморфизмов естественным образом наделены структурой абелевой моноидной группы. Доказательство этого факта приведено ниже. Аддитивная категория может быть определена как полуаддитивная категория, в которой у каждого морфизма есть аддитивный обратный элемент. В этом случае множества гомоморфизмов наделяются структурой абелевой группы, а не только абелевой моноидной группы.

Обобщение

Более общим образом, рассматриваются также аддитивные R-линейные категории для коммутативного кольца R. Это категории, обогащенные над моноидной категорией R-модулей и допускающие все финитарные бипроизведения.

Примеры

Оригинальным примером аддитивной категории является категория абелевых групп Ab. Нулевой объект — тривиальная группа, сложение морфизмов задается поточечно, а бипродукты — прямыми суммами. В более общем случае, любая категория модулей над кольцом R является аддитивной, и, следовательно, в частности, категория векторных пространств над полем K является аддитивной. Алгебра матриц над кольцом, рассматриваемая как категория, как описано ниже, также является аддитивной.

Аддитивные функторы

Функтор F: "C" → "D" между пред-аддитивными категориями называется аддитивным, если он является гомоморфизмом абелевой группы на каждом множестве гомоморфизмов в C. Если категории аддитивны, то функтор является аддитивным тогда и только тогда, когда он сохраняет все диаграммы бипрямых произведений. То есть, если B является бипрямым произведением A1, …, An в C с проекционными морфизмами pk и инъекционными морфизмами ij, то F(B) должен быть бипрямым произведением F(A1), …, F(An) в D с проекционными морфизмами F(pk) и инъекционными морфизмами F(ij). Почти все изучаемые функторы между аддитивными категориями являются аддитивными. Фактически, существует теорема, утверждающая, что все сопряженные функторы между аддитивными категориями должны быть аддитивными (см. здесь). Большинство интересных функторов, изучаемых в теории категорий, являются сопряженными.

Обобщение

При рассмотрении функторов между R-линейными аддитивными категориями, обычно ограничиваются R-линейными функторами, то есть такими функторами, которые задают R-модульный гомоморфизм на каждом множестве гомоморфизмов.

Особые случаи

Предабелева категория — это аддитивная категория, в которой у каждого морфизма есть ядро и коядро. Абелева категория — это предабелева категория, в которой каждый мономорфизм и эпиморфизм нормален. Многие обычно изучаемые аддитивные категории на самом деле являются абелевыми категориями; например, Ab — это абелева категория. Свободные абелевы группы представляют собой пример категории, которая аддитивна, но не абелева.