Jump to content

Категория модели

(Перенаправлено из структуры модели )

В математике , особенно в теории гомотопий , модельная категория — это категория с выделенными классами морфизмов («стрелок»), называемых « слабыми эквивалентностями », « расслоениями » и « корасслоениями », удовлетворяющими определенным связывающим их аксиомам. Они абстрагируются от категории топологических пространств или цепных комплексов ( теория производных категорий ). Эта концепция была представлена ​​Дэниелом Дж. Квилленом ( 1967 ).

В последние десятилетия язык модельных категорий стал использоваться в некоторых разделах алгебраической К -теории и алгебраической геометрии , где гомотопически-теоретико-подходы привели к глубоким результатам.

Мотивация

[ редактировать ]

Модельные категории могут обеспечить естественную основу для теории гомотопий : категория топологических пространств является модельной категорией, гомотопия которой соответствует обычной теории. Точно так же объекты, которые рассматриваются как пространства, часто допускают структуру модельных категорий, например категорию симплициальных множеств .

Другая модельная категория — это категория цепных комплексов R - коммутативного кольца R. модулей Гомотопическая теория в этом контексте является гомологической алгеброй . Гомологии затем можно рассматривать как тип гомотопии, позволяющий обобщать гомологии на другие объекты, такие как группы и R -алгебры , что является одним из первых основных применений теории. Из-за приведенного выше примера гомологии изучение замкнутых модельных категорий иногда называют гомотопической алгеброй .

Формальное определение

[ редактировать ]

Первоначальное определение, данное Квилленом, было определением закрытой модельной категории, предположения которой в то время казались сильными, что побуждало других ослабить некоторые предположения для определения модельной категории. На практике это различие не оказалось существенным, и самые последние авторы (например, Марк Хови и Филип Хиршхорн) работают с категориями закрытой модели и просто опускают прилагательное «закрытый».

Определение было разделено на определение модельной структуры категории, а затем дальнейшие категориальные условия для этой категории, необходимость которых может сначала показаться немотивированной, но становится важной позже. Следующее определение следует за определением, данным Хови.

в Структура модели категории C состоит из трех выделенных классов морфизмов (эквивалентно подкатегорий): слабых эквивалентностей , расслоений и корасслоений , а также двух функториальных факторизаций. и при условии соблюдения следующих аксиом. Расслоение, которое также является слабой эквивалентностью, называется ациклическим (или тривиальным ) расслоением. [1] а корасслоение, которое также является слабой эквивалентностью, называется ациклическим (или тривиальным ) корасслоением (или иногда называемым анодинным морфизмом ).

Аксиомы
  1. Ретракты : если морфизм, принадлежащий одному из выделенных классов, а f ретракт g g (как объекты в категории стрелок , где 2 — упорядоченное множество из 2 элементов), то f принадлежит тому же выделенному классу. Явно требование, чтобы f было ретрактом g, означает, что существуют i , j , r и s , такие, что следующая диаграмма коммутирует:
  2. 2 из 3 : если f и g — отображения в C такие, что gf определен, и любые два из них являются слабыми эквивалентностями, то и третье тоже.
  3. Лифтинг : ациклические корасслоения обладают свойством левого подъема по отношению к расслоениям, а корасслоения обладают свойством левого подъема по отношению к ациклическим расслоениям. Явно, если внешний квадрат следующей диаграммы коммутирует, где i — корасслоение, p — расслоение, а i или p — ациклическое, то существует h, завершающий диаграмму.
  4. Факторизация :
    • каждый морфизм f в C можно записать как для расслоения p и ациклического корасслоения i ;
    • каждый морфизм f в C можно записать как для ациклического расслоения p и корасслоения i .

Модельная категория — это категория, имеющая модельную структуру и все (малые) пределы и копределы , т. е. полная и сополная категория с модельной структурой.

Определение через слабые системы факторизации

[ редактировать ]

Приведенное выше определение можно кратко сформулировать следующим эквивалентным определением: модельная категория — это категория C и три класса (так называемых) слабых эквивалентностей W , расслоений F и корасслоений C так, что

  • C имеет все пределы и копределы,
  • это слабая система факторизации
  • удовлетворяет свойству 2 из 3. [2]

Первые следствия определения

[ редактировать ]

Из аксиом следует, что любые два из трех классов отображений определяют третий (например, корасслоения и слабые эквивалентности определяют расслоения).

Кроме того, определение самодвойственно: если C является модельной категорией, то ее противоположная категория также допускает структуру модели, при которой слабые эквивалентности соответствуют своим противоположностям, расслоениям, противоположным корасслоениям, и корасслоениям, противоположным расслоениям.

Топологические пространства

[ редактировать ]

Категория топологических пространств Top . допускает стандартную модельную структуру категорий с обычными расслоениями (Серра) и слабыми эквивалентностями в качестве слабых гомотопических эквивалентностей Корасслоения — это не обычное понятие, встречающееся здесь , а скорее более узкий класс отображений, которые обладают свойством левого подъема по отношению к ациклическим расслоениям Серра.Эквивалентно, они являются ретрактами относительных клеточных комплексов, как объяснено, например, в «Категориях модели» Хови . Эта структура не уникальна; в общем, в каждой категории может быть много модельных структур категорий. Для категории топологических пространств другая такая структура задается расслоениями Гуревича и стандартными корасслоениями, а слабыми эквивалентностями являются (сильные) гомотопические эквивалентности .

Цепные комплексы

[ редактировать ]

Категория (неотрицательно градуированных) цепных комплексов -модулей R содержит по крайней мере две модельные структуры, обе из которых занимают видное место в гомологической алгебре:

  • слабые эквивалентности — это отображения, индуцирующие изоморфизмы в гомологиях;
  • корасслоения — это отображения, являющиеся мономорфизмами каждой степени с проективным коядром ; и
  • расслоения - это отображения, которые являются эпиморфизмами в каждой ненулевой степени.

или

  • слабые эквивалентности — это отображения, индуцирующие изоморфизмы в гомологиях;
  • расслоения — это отображения, являющиеся эпиморфизмами каждой степени с инъективным ядром ; и
  • корасслоения — это отображения, которые являются мономорфизмами в каждой ненулевой степени.

Это объясняет, почему Ext-группы R -модулей могут быть вычислены либо путем проективного разрешения источника, либо путем инъективного разрешения цели. Это кофибранты или замены фибрантов в соответствующих модельных структурах.

Категория произвольных цепных комплексов R -модулей имеет модельную структуру, определяемую формулой

  • слабые эквивалентности — это цепные гомотопические эквивалентности цепных комплексов;
  • корасслоения — это мономорфизмы, которые расщепляются как морфизмы лежащих в основе R -модулей; и
  • расслоения — это эпиморфизмы, которые расщепляются как морфизмы лежащих в основе R -модулей.

Дальнейшие примеры

[ редактировать ]

Другие примеры категорий, допускающих модельные структуры, включают категорию всех малых категорий, категорию симплициальных множеств или симплициальных предпучков на любом маленьком узле Гротендика , категорию топологических спектров и категории симплициальных спектров или предпучков симплициальных спектров на небольшом узле Гротендика. сайт.

Симплициальные объекты в категории являются частым источником модельных категорий; например, симплициальные коммутативные кольца или симплициальные R -модули допускают естественные модельные структуры. Это следует из того, что существует соединение между симплициальными множествами и симплициальными коммутативными кольцами (задаваемыми забывающими и свободными функторами), и в хороших случаях можно поднять модельные структуры под действием присоединения.

Категория симплициальной модели — это симплициальная категория со структурой модели, совместимой с симплициальной структурой. [3]

Учитывая любую категорию C и модельную категорию M , при некоторых дополнительных гипотезах категория функторов Fun ( C , M ) (также называемая C -диаграммами в M ) также является модельной категорией. Фактически, всегда есть два кандидата на различные структуры модели: в одной, так называемой проективной структуре модели, расслоения и слабые эквивалентности - это те карты функторов, которые являются расслоениями и слабыми эквивалентностями при вычислении на каждом объекте C . Двойственно, структура инъективной модели аналогична, но вместо этого используются корасслоения и слабые эквивалентности. В обоих случаях третий класс морфизмов задается условием поднятия (см. ниже). В некоторых случаях, когда категория C является категорией Риди , существует третья модельная структура, лежащая между проективной и инъективной.

Процесс превращения определенных карт в слабые эквивалентности в новой структуре категорий модели в той же базовой категории известен как локализация Боусфилда . Например, категорию симплициальных пучков можно получить как локализацию Боусфилда модельной категории симплициальных предпучков .

Дени-Шарль Цисински разработал [4] общая теория модельных структур на предпучковых категориях (обобщающих симплициальных множествах, которые являются предпучками на симплексной категории ).

Если C является и категория Pro( C ) прообъектов в C. является модельной категорией, то такой же Однако структуру модели на Pro( C более слабый набор аксиом ) также можно построить, наложив на C . [5]

Некоторые конструкции

[ редактировать ]

Каждая закрытая модельная категория имеет терминальный объект по полноте и исходный объект по кополноте, поскольку эти объекты являются соответственно пределом и копределом пустой диаграммы. Для объекта X в категории модели, если уникальное отображение исходного объекта в X является корасслоением, то X называется кофибрантом . Аналогично, если уникальное отображение X в терминальный объект является расслоением, то X называется расслоением .

Если Z и X являются объектами модельной категории, такой что Z является кофибрантом и существует слабая эквивалентность от Z к X, то Z называется кофибрантной заменой для X . Аналогично, если Z является фибрантным и существует слабая эквивалентность X к Z, Z называется фибрантной заменой X то . В общем, не все объекты являются фибрантными или кофибрантными, хотя иногда это так. Например, все объекты являются кофибрантными в категории стандартной модели симплициальных множеств, и все объекты являются фибрантными для структуры категорий стандартной модели, приведенной выше для топологических пространств.

Левая гомотопия определяется относительно объектов-цилиндров , а правая гомотопия определяется относительно объектов пространства путей . Эти понятия совпадают, когда домен кофибрантен и кодомен фибрантен. В этом случае гомотопия определяет отношение эквивалентности на множествах hom в модельной категории, что приводит к появлению гомотопических классов.

Характеристики расслоений и кофибраций по лифтинговым свойствам

[ редактировать ]

Корасслоения можно охарактеризовать как отображения, обладающие свойством подъема влево по отношению к ациклическим расслоениям, а ациклические корасслоения характеризуются как отображения, обладающие свойством подъема влево по отношению к расслоениям. Точно так же расслоения можно охарактеризовать как отображения, обладающие свойством поднятия справа по отношению к ациклическим корасслоениям, а ациклические расслоения характеризуются как отображения, обладающие свойством поднятия справа по отношению к корасслоениям.

Гомотопия и гомотопическая категория

[ редактировать ]

Гомотопическая категория модельной категории C это локализация C относительно класса слабых эквивалентностей. Это определение гомотопической категории не зависит от выбора расслоений и корасслоений. Однако классы расслоений и корасслоений полезны для описания гомотопической категории по-другому и, в частности, для того, чтобы избежать теоретико-множественных проблем, возникающих при общей локализации категорий. Точнее, «фундаментальная теорема о модельных категориях» утверждает, что гомотопическая категория C эквивалентна категории, объектами которой являются объекты C , которые являются одновременно фибрантными и кофибрантными, и чьи морфизмы являются левыми гомотопическими классами отображений (эквивалентно, правыми гомотопическими классами отображений). гомотопические классы отображений), определенные выше. (См., например, Категории моделей Хови, Thm 1.2.10)

Применяя это к категории топологических пространств с модельной структурой, приведенной выше, получаемая гомотопическая категория эквивалентна категории CW-комплексов и гомотопических классов непрерывных отображений, откуда и происходит название.

Присоединения Квиллена

[ редактировать ]

Пара сопряженных функторов

между двумя модельными категориями C и D называется присоединением Квиллена, если F сохраняет корасслоения и ациклические корасслоения или, что то же самое, согласно аксиомам замкнутой модели, такое, что G сохраняет расслоения и ациклические расслоения. В этом случае F и G индуцируют присоединение

между гомотопическими категориями. Существует также явный критерий эквивалентности последнего ( в этом случае F и G называются эквивалентностью Квиллена ).

Типичным примером является стандартное соединение симплициальных множеств и топологических пространств:

включающий геометрическую реализацию симплициального множества и сингулярных цепей в некотором топологическом пространстве. Категории sSet и Top не эквивалентны, но являются их гомотопическими категориями. Поэтому симплициальные множества часто используются в качестве моделей топологических пространств из-за эквивалентности гомотопических категорий.

См. также

[ редактировать ]

Примечания

[ редактировать ]
  1. ^ Некоторые читатели находят термин «тривиальный» двусмысленным и поэтому предпочитают использовать «ациклический».
  2. ^ Риль (2014 , §11.3)
  3. ^ Определение 2.1. из [1] .
  4. ^ Цисинский, Дени-Шарль. Предпучки как модели гомотопических типов. (На французском языке) [Предпучки как модели гомотопических типов] Asterisk № 308 (2006), xxiv+390 стр. ISBN   978-2-85629-225-9 МР 2294028
  5. ^ Барнеа, Илан; Шланк, Томер М. (2016), «Структура проективной модели на просимплициальных пучках и тип относительной этальной гомотопии», Advances in Mathematics , 291 : 784–858, arXiv : 1109.5477 , Bibcode : 2011arXiv1109.5477B , doi : 10.1016/ж.аим.2015.11.014 , МР   3459031

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 7656dc910e23ae6005b5c35460306d63__1687094580
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/76/63/7656dc910e23ae6005b5c35460306d63.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Model category - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)