Введение
В теории категорий, ветви математики, теорема монодичности Бека предоставляет критерий, характеризующий монодические функторы, введенные в 1964 году. Она часто формулируется в двойственной форме для комонад. Иногда её называют теоремой триплетности Бека из-за более раннего термина «триплет» для монады. Теорема монодичности Бека утверждает, что функтор является монадным тогда и только тогда, когда: U имеет левый сопряженный; U отражает изоморфизмы (если U(f) является изоморфизмом, то и f является изоморфизмом); и C имеет коэквализаторы расщепленных параллельных пар (тех параллельных пар морфизмов в C, которые U отображает в пары, имеющие расщепленный коэквализатор в D), и U сохраняет эти коэквализаторы. Существует несколько вариаций теоремы Бека: если U имеет левый сопряженный, то любое из следующих условий гарантирует, что U является монадным: U отражает изоморфизмы и C имеет коэквализаторы рефлексивных пар (те, которые имеют общий правый обратный), и U сохраняет эти коэквализаторы. (Это дает грубую теорему монодичности.) Любая диаграмма в C, которая посредством U отображается в расщепленную последовательность коэквализаторов в D, сама является последовательностью коэквализаторов в C. Иными словами, U создает (сохраняет и отражает) расщепленные последовательности коэквализаторов U. Другая вариация теоремы Бека характеризует строго монадные функторы: те, для которых функтор сравнения является изоморфизмом, а не просто эквивалентностью категорий. Для этой версии определения того, что значит создавать коэквализаторы, немного изменяются: коэквализатор должен быть единственным, а не просто единственным с точностью до изоморфизма. Теорема Бека особенно важна в связи с теорией спуска, которая играет роль в теории пучков и стеков, а также в подходе Александра Гротендика к алгебраической геометрии. Большинство случаев верно-плоского спуска алгебраических структур (например, в FGA и SGA1) являются частными случаями теоремы Бека. Теорема дает точное категорное описание процесса «спуска» на этом уровне. В 1970 году подход Гротендика, использующий расслоенные категории и данные о спусках, был показан (Жаном Бенабу и Жаком Рубо) как эквивалентный (при определенных условиях) комонадному подходу. В более поздней работе Пьер Делинь применил теорему Бека к теории категорий Таннакиана, значительно упростив основные построения.
is monadic if and only if
U has a left adjoint;
U reflects isomorphisms (if U(f) is an isomorphism then so is f); and
C has coequalizers of U split parallel pairs (those parallel pairs of morphisms in C, which U sends to pairs having a split coequalizer in D), and U preserves those coequalizers. There are several variations of Beck's theorem: if U has a left adjoint then any of the following conditions ensure that U is monadic:
U reflects isomorphisms and C has coequalizers of reflexive pairs (those with a common right inverse) and U preserves those coequalizers. (This gives the crude monadicity theorem.) Every diagram in C which is by U sent to a split coequalizer sequence in D is itself a coequalizer sequence in C. In different words, U creates (preserves and reflects) U split coequalizer sequences. Another variation of Beck's theorem characterizes strictly monadic functors: those for which the comparison functor is an isomorphism rather than just an equivalence of categories. For this version the definitions of what it means to create coequalizers is changed slightly: the coequalizer has to be unique rather than just unique up to isomorphism. Beck's theorem is particularly important in its relation with the descent theory, which plays a role in sheaf and stack theory, as well as in the Alexander Grothendieck's approach to algebraic geometry. Most cases of faithfully flat descent of algebraic structures (e. g. those in FGA and in SGA1) are special cases of Beck's theorem. The theorem gives an exact categorical description of the process of 'descent', at this level. In 1970 the Grothendieck approach via fibered categories and descent data was shown (by Jean Bénabou and Jacques Roubaud) to be equivalent (under some conditions) to the comonad approach. In a later work, Pierre Deligne applied Beck's theorem to Tannakian category theory, greatly simplifying the basic developments.
Примеры
Забывающий функтор от топологических пространств к множествам не является монадическим, поскольку он не отражает изоморфизмы: непрерывные биекции между (некомпактными или нехаусдорфовыми) топологическими пространствами не обязаны быть гомеоморфизмами. Показано, что функтор от коммутативных C*-алгебр к множествам, отображающий алгебру A в единичный шар, то есть множество , является монадическим. Негрепонтис также выводит дуальность Гельфэнда, то есть эквивалентность категорий между противоположной категорией компактных хаусдорфовых пространств и коммутативными C*-алгебрами может быть получена из этого. Функтор power set (множества мощностей) от Setop к Set является монадическим, где Set — это категория множеств. В более общем случае теорема Бека может быть использована для доказательства того, что функтор power set от Top к T является монадическим для любого топоса T, что, в свою очередь, используется для доказательства того, что топос T имеет конечные колимиты. Забывающий функтор от полугрупп к множествам является монадическим. Этот функтор не сохраняет произвольные коэквалайзеры, что показывает, что некоторые ограничения на коэквалайзеры в теореме Бека необходимы, если требуется получить условия, которые были бы необходимыми и достаточными. Если B — верно плоское коммутативное кольцо над коммутативным кольцом A, то функтор T от A-модулей к B-модулям, отображающий M в B ⊗AM, является комонадой. Это следует из двойственной теоремы Бека, поскольку условие, что B плоское, подразумевает, что T сохраняет пределы, а условие, что B верно плоское, подразумевает, что T отражает изоморфизмы. Коальгебра над T оказывается по существу B-модулем с данными о спуске, так что тот факт, что T является комонадой, эквивалентен основной теореме о верном плоском спуске, утверждающей, что B-модули со спуском эквивалентны A-модулям.