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.

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.