紧生成空间是笛卡尔闭的

紧生成空间是笛卡尔闭范畴

prop.cg-cartesian-closed · 拓扑 · 紧生成 · 笛卡尔闭 · 指数对象 · currying

又称笛卡尔闭·cartesian closed·currying·指数对象·Theorem 2.3.6·Thm 2.3.6·Exercise 2.30

陈述

设 X,Y,ZX, Y, Z 是紧生成空间。则存在同胚

kC(k(X×Y), kZ)  ≅  kC(kX, kC(kY,kZ)).kC\bigl(k(X \times Y),\ kZ\bigr) \;\cong\; kC\bigl(kX,\ kC(kY, kZ)\bigr).

等价的说法是 kTopk\mathbf{Top} 里成立 currying:

C(k(X×Y), Z)  ≅  C(X, C(Y,Z)).C\bigl(k(X \times Y),\ Z\bigr) \;\cong\; C\bigl(X,\ C(Y, Z)\bigr).

说明

⭐ 这就是这一团要造的那个「能用的东西」:kTopk\mathbf{Top} 里有函数空间、而且函数空间还在范畴里,于是「映射空间」「同伦」这些构造可以完全在 kTopk\mathbf{Top} 内部做完。Top\mathbf{Top} 本身做不到这件事。

证明的走法。 先对紧生成空间手工验证集合层面的双射

C(k(X×Y), Z)  ≅  C(X, C(Y,Z)),C\bigl(k(X \times Y),\ Z\bigr) \;\cong\; C\bigl(X,\ C(Y, Z)\bigr),

再用米田引理把「kCkC 上的同胚」化归成「对每个紧生成测试空间 TT 的映射集相等」:

C(T, kC(k(X×Y),kZ))≅C(k(T×X×Y), Z)≅C(T, kC(kX,kC(kY,kZ))).C\bigl(T,\ kC(k(X\times Y), kZ)\bigr) \cong C\bigl(k(T\times X\times Y),\ Z\bigr) \cong C\bigl(T,\ kC(kX, kC(kY,kZ))\bigr).

两次都只用到积的结合性与 kk-化的函子性 —— 这也是为什么必须先取 kk-化:不取的话右边那个 C(Y,Z)C(Y,Z) 未必紧生成。

⚠️ 一个容易踩的点:C(kX,kY)=C(kX,Y)C(kX, kY) = C(kX, Y) 作为集合相等,但一般不是同胚,哪怕换成 kk-拓扑也一样。

它指向谁(出边)

推出 1

定义引用 1

谁指向它(入边)

定义引用 2

参考

常见问法 1 条

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