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忠实函子

作者:百科科普

忠实函子(faithful functor)亦称信守函子,是满函子的对偶概念。设F:C→D为函子,若τ,σ∈HomC(A,B),τ≠σ,必F(τ)≠F(σ),则称F为C到D的忠实函子。类似地可定义反变忠实函子。包含函子当然是忠实函子,嵌入函子也是忠实函子。

忠实函子定义

定义1 设

为共变(反变)函子,若对任意的

以及任意的

,在

时必有

,则称F为忠实函子(faithful functor)。否则称F为不忠实函子,注意函子的忠实性是对态射而言的。

定义2 设F是由范畴

的函子,若对于

的每对对象

都能使

中的映射

是单射,则称F为忠实函子(faithful functor)。

忠实函子其他函子

定义3 设F是由范畴

的函子,若对于

的每对对象

都能使

中的映射

是满射,则称F为满函子(full functor)。

例1(1)设

是范畴

的子范畴,则

的、使

的每个对象A映射到(

的)对象A,且使

的每个态射

映射到(

的)态射

的映射F作成一个由

的单射函子(injection functor)。

(2)由群范畴Grp到集范畴Set的函子F:它是一个使群的对象类映射入群的基集,使群的同态射映入相应的映射的映射。

(3) 取任一单元环

,则它具有两种代数结构:加群

及单元半群

,此外,一个环同态同时也是一个加群同态和一个单元半群同态,按照上述方法可得到由Ring到Ab的函子及由Ring到Mon的函子。

(4) 积范畴

到范畴

中的射影函子(projectionfunctor):它是将

的对象

映射到

的对象A,将

映射到

的映射

分析:

(1)由范畴

的子范畴

的单射函子是忠实函子;它是满函子当且仅当

的满子范畴。

(2)、(3)的由Grp到Set、由Ring到Ab及由Ring到Mon的函子都是忠实的,但却不是完满的。

(4)由

的射影函子是满的但却不是忠实的。

如果

使

,且

对任意的

中态射成立,则F称为恒等(单位)函子(identity functor)。容易看出,恒等函子是忠实函子。

忠实函子相关概念

忠实函子具体范畴

在范畴论的应用中,特别是在同调代数中,最感兴趣的是所谓“具体范畴”(concrete category)。通常认为:若范畴

的对象都是集合,且态射首先是集映射,则

为具体范畴,对这种范畴

中任意的对象A,以

表示A的基础集(即将A只看作集合)。于是

。容易看出,

也是一个共变的忠实函子。于是,更一般地,若有从范畴

的忠实函子

,则称

为一个具体范畴。

当具体范畴

的对象都具有某些结构时,比如拓扑群范畴

中的对象都有拓扑结构与群结构,上述的

起着“忘却

中对象的结构,只看作集合,态射也只看作集映射”的作用,特称为底函子(forgetful functor)。有时,将忘却部分结构的函子称为部分忘却函子,比如忘却拓扑群的拓扑结构,只注意群结构,则得

到G的部分忘却函子。

忠实函子范畴生成子

范畴生成子(generator of a category)是范畴的一个特殊对象,范畴C中使

为忠实函子的对象A称为它的一个生成子。换句话说,对任意的C中对象X,Y,若

,且

,则必有

使

,这时就称A为C的一个生成子。对偶地可定义上生成子的概念,即C中使

为忠实函子(即对上述的

,必有

使

)的对象A称为它的一个上生成子,A为C的上生成子等价于A为C的对偶范畴C°的生成子。

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