阿贝尔层的张量积

张量积与封闭幺半结构

def.tensor-abelian-sheaf · 同调代数 · 张量积 · 封闭幺半

又称阿贝尔层的张量积·封闭对称幺半·closed symmetric monoidal·Tensor·internal hom·封闭张量结构·Exercise 5.25·Exercise 5.28·Exercise 5.26·Exercise 5.27

陈述

设 T\mathcal{T} 是拓扑斯、M,N∈T(Ab)M, N \in \mathcal{T}(\mathbf{Ab})。函子

P⟼Hom⁡Z(M, Hom⁡Z(N,P))P \longmapsto \operatorname{Hom}_{\mathbb{Z}}\bigl(M,\ \operatorname{Hom}_{\mathbb{Z}}(N, P)\bigr)

可表示;表示对象记 M⊗ZNM \otimes_{\mathbb{Z}} N。于是

Hom⁡Z(M⊗ZN, P)  ≅  Hom⁡Z(M, Hom⁡Z(N,P))\operatorname{Hom}_{\mathbb{Z}}\bigl(M \otimes_{\mathbb{Z}} N,\ P\bigr) \;\cong\; \operatorname{Hom}_{\mathbb{Z}}\bigl(M,\ \operatorname{Hom}_{\mathbb{Z}}(N, P)\bigr)

也就是说 T(Ab)\mathcal{T}(\mathbf{Ab}) 是封闭对称幺半范畴:对固定的 NN,M↦M⊗ZNM \mapsto M \otimes_{\mathbb{Z}} N 是 P↦Hom⁡Z(N,P)P \mapsto \operatorname{Hom}_{\mathbb{Z}}(N, P) 的左伴随。

说明

怎么算。 M⊗ZNM \otimes_{\mathbb{Z}} N 是预层 X↦M(X)⊗ZN(X)X \mapsto M(X) \otimes_{\mathbb{Z}} N(X) 的层化:先逐点张量,再层化。(证明只要考虑 T=C^\mathcal{T} = \widehat{\mathcal{C}} 的情形,再用层化;最后归结到通常阿贝尔群的同名结论。)

基本性质。 交换(M⊗ZN≅N⊗ZMM \otimes_{\mathbb{Z}} N \cong N \otimes_{\mathbb{Z}} M)、结合、单位 M⊗ZZ⋅1≅MM \otimes_{\mathbb{Z}} \mathbb{Z}\cdot\mathbf{1} \cong M;以及

Z⋅X  ⊗Z  Z⋅Y  ≅  Z⋅(X×Y)\mathbb{Z}\cdot X \;\otimes_{\mathbb{Z}}\; \mathbb{Z}\cdot Y \;\cong\; \mathbb{Z}\cdot (X \times Y)

记 M⋅X:=M⊗ZZ⋅XM \cdot X := M \otimes_{\mathbb{Z}} \mathbb{Z}\cdot X,则 Hom⁡Z(M,N)(X)≅Hom⁡Z(M⋅X, N)\operatorname{Hom}_{\mathbb{Z}}(M, N)(X) \cong \operatorname{Hom}_{\mathbb{Z}}(M \cdot X,\ N) —— 「在某点处取值」= 「先在点处张量、再取 Hom」。

⭐ 凝聚态阿贝尔群 CondAb\mathrm{CondAb} 就是这里的特例(T=Cond\mathcal{T} = \mathrm{Cond}):上面每一条原样照搬,不必单独写一遍。特别地 CondAb\mathrm{CondAb} 是封闭对称幺半范畴,因而富集在自己上面,可以谈张量积、对偶与交换代数。

⚠️ 但要注意 Hom⁡Z(M,N)\operatorname{Hom}_{\mathbb{Z}}(M, N) 自然是一个紧生成拓扑空间,却不是拓扑阿贝尔群 —— 因为紧生成空间对(拓扑空间的)积不封闭。把 CondAb\mathrm{CondAb} 当成「拓扑阿贝尔群」来用会在这一步出问题。

它指向谁(出边)

定义引用 6

谁指向它(入边)

定义引用 4

参考

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