自然变换

自然变换(Natural Transformation)

def.natural-transformation · 范畴论 · 自然变换 · 自然性

又称自然变换·natural transformation·自然同构·Nat

陈述

设 F,G:C→DF, G : \mathcal{C} \to \mathcal{D} 是两个函子。从 FF 到 GG 的自然变换 α:F  ⟹  G\alpha : F \implies G 是一族态射

αX:F(X)→G(X)(X∈C)\alpha_X : F(X) \to G(X) \qquad (X \in \mathcal{C})

使得对每条 f:X→Yf : X \to Y,方块交换:

G(f)∘αX=αY∘F(f)G(f) \circ \alpha_X = \alpha_Y \circ F(f)

每个 αX\alpha_X 都是同构时,α\alpha 叫自然同构,记 F≅GF \cong G。

说明

一句话:α\alpha 的两个分量各管一头,交换性说的就是「先换函子再走 ff」与「先走 ff 再换函子」结果一样。

有了自然变换,函子本身也成了对象:以 C→C′\mathcal{C} \to \mathcal{C}' 的函子为对象、以自然变换为态射,得到一个范畴,记 Hom⁡(C,C′)\operatorname{Hom}(\mathcal{C}, \mathcal{C}');所有 F  ⟹  GF \implies G 的自然变换组成的集合记 Nat⁡(F,G)\operatorname{Nat}(F, G)。

例:CRng→Grp\mathbf{CRng} \to \mathbf{Grp} 上有两个函子 —— A↦GLn(A)A \mapsto GL_n(A) 与 A↦A∗A \mapsto A^{*}。行列式

det⁡A:GLn(A)→A∗\det_A : GL_n(A) \to A^{*}

拼起来正是一个自然变换:det⁡\det 与环同态「交换次序」。这正是「自然」二字的意思 —— 不是逐例验证出来的巧合,而是结构使然。

它指向谁(出边)

定义引用 11

谁指向它(入边)

定义引用 2

参考

常见问法 2 条

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