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集合范畴

指数 集合范畴

在範疇論這個數學領域中,集合範疇(標記為 Set)是一個對象為集合的範疇。集合 A 及 B 之間的態射族包含所有從 A 映射至 B 的函數。 集合範疇是許多其他範疇(如其態射為群同態的群範疇)的基礎,這些範疇均是在集合範疇的對象上附加其他結構,並限制其態射為特定函數而成。.

目录

  1. 22 关系: 单元素集合同构始对象和终对象函数积 (范畴论)空集笛卡儿积笛卡儿闭范畴範疇 (數學)类 (数学)结合律罗素悖论群同態預可加範疇范畴论阿貝爾範疇集合 (数学)投射模极限 (范畴论)恆等函數数学拓撲斯

  2. 範疇論中的範疇
  3. 集合論基本概念

单元素集合

数学上,单元素集合是由唯一一个元素组成的集合。例如,集合 是个单元素集合。注意,集合诸如 也是单元素集合,唯一的元素是一个集合(这个集合可能本身不是单元素集合)。 一个集合是单元素集合,当且仅当它的势为1。在自然数的集合论定义中,数字 1 就是定义为单元素集合 。 在公理集合论中,单元素集合的存在性是空集公理和对集公理的结果:前者产生了空集 ,后者应用于对集 和 ,产生了单元素集合 。 若 A 是任意集合,S 是单元素集合,则存在唯一一个从 A 到 S的函数,该函数将所有 A 中的元素映射到 S 的单元素。 在范畴论中,单元素集合上构建的结构通常作为终对象或零对象:.

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同构

在抽象代数中,同构(isomorphism)指的是一个保持结构的双射。在更一般的范畴论语言中,同构指的是一个态射,且存在另一个态射,使得两者的复合是一个恒等态射。 正式的表述是:同构是在数学对象之间定义的一类映射,它能揭示出在这些对象的属性或者操作之间存在的关系。若两个数学结构之间存在同构映射,那么这两个结构叫做是同构的。一般来说,如果忽略掉同构的对象的属性或操作的具体定义,单从结构上讲,同构的对象是完全等价的。.

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始对象和终对象

在数学领域,范畴C的对象I称为始对象(或初始对象),若对任何对象X,从I到X的态射唯一,或者说,C(I,X)为单元素集合。终对象(或终止对象、终结对象)是始对象的对偶概念。范畴C的对象T称为终对象,若对任何对象X,从X到T的态射唯一。若某对象即是始对象又是终对象,则称其为零对象。.

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函数

函數在數學中為兩集合間的一種對應關係:輸入值集合中的每項元素皆能對應唯一一項輸出值集合中的元素。例如實數x對應到其平方x2的關係就是一個函數,若以3作為此函數的輸入值,所得的輸出值便是9。 為方便起見,一般做法是以符號f,g,h等等來指代一個函數。若函數f以x作為輸入值,則其輸出值一般寫作f(x),讀作f of x。上述的平方函數關係寫成數學式記為f(x).

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积 (范畴论)

范畴论中,积(或直积)的概念提取了集合的笛卡儿积、群的积、环的积、拓扑空间的积等概念的共性。本质上讲,一组对象的积是到这些对象都有态射的对象中最具代表性的。.

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空集

集是不含任何元素的集合,數學符號為\empty、\varnothing或\。.

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笛卡儿积

在数学中,两个集合X和Y的笛卡儿积(Cartesian product),又称直积,在集合论中表示为X × Y,是所有可能的有序对組成的集合,其中有序對的第一个对象是X的成员,第二个对象是Y的成员。 舉個實例,如果集合X是13个元素的点数集合,而集合Y是4个元素的花色集合,则这两个集合的笛卡儿积是有52个元素的标准扑克牌的集合。 笛卡儿积得名于笛卡儿,因為這概念是由他建立的解析几何引申出來.

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笛卡儿闭范畴

在范畴论中,如果任何积的态射都可通过其某个因子的态射来自然确定,那么称该范畴具有笛卡儿闭性。此类范畴在数理逻辑和程序设计理论中尤为重要。.

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範疇 (數學)

在範疇論中,範疇此一概念代表著一堆數學實體和存在於這些實體間的關係。對範疇的研究允許其公式化抽象結構及保有結構的數學運算等概念。實際上,範疇在現代數學的每個分支之中都會出現,而且是統合這些領域的核心概念。有關範疇自身的研究被稱做是範疇論。.

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类 (数学)

在集合論及其數學應用中,類是由集合(或其他數學物件)的搜集(collection),可以依所有成員所共享的性質被無歧定義。有些類是集合(例如由所有偶數構成的類),但有些則不是(如所有序數所構成的類或所有集合所構成的類)。一個不是集合的類被稱之為真類。一个是集合的类被称为“小类”。 在數學裡,有許多物件對集合而言太大,而必須以類來描述,像是大的範疇和超實數的類體之類等。要證明一給定「事物」為一真類,一般的做法是證明此一「事物」至少有著如序數一般多的元素。有關此一證明的例子,請參見。 真類不能是一個集合或者是一個類的元素,而且不受ZF集合論中的公理所限制;因此避免掉了許多樸素集合論中的悖論。反而,這些悖論成了證明某一個類是否為真類的方法之一。例如,羅素悖論可以證明由所有不包含集合自身的集合所構成的類是一個真類,而布拉利-福尔蒂悖论則可證明所有序數所構成的類是一個真類。 標準的ZF集合論公理不會論及到類;而在元語言中,類只作為邏輯公式的等價類而存在。馮諾伊曼-博內斯-哥德爾集合論則採取了另一種方式;類在此一理論中是基礎的物件,而集合則被定義為可以是其他某些類的元素的類。真類,則為不可以是其他任何類的元素的類。 在其他集合論如新基础集合论或半集合的理論中,「真類」的概念依然是有意義的(不是任一堆事物都會是集合),但對集合特質的認定並非依據其大小。例如,所有包含全集的集合論都會有個是集合的子類的真類。 「類」這一詞有時會和「集合」同義,最為人知的是「等價類」這一術語。這種用法是因為從前對類和集合不如現今一樣地區別的緣故。許多19世紀之前對「類」的討論提及的實際上是集合,又或者會是個更為模糊的概念。.

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结合律

在數學中,結合律(associative laws)是二元運算可以有的一個性質,意指在一個包含有二個以上的可結合運算子的表示式,只要運算元的位置沒有改變,其運算的順序就不會對運算出來的值有影響。亦即,重新排列表示式中的括號並不會改變其值。例如: 上式中的括號雖然重新排列了,但表示式的值依然不變。當這在任何實數的加法上都成立時,我們說「實數的加法是一個可結合的運算」。 結合律不應該和交換律相混淆。交換律會改變表示式中運算元的位置,而結合律則不會。例如: 是一個結合律的例子,因為其中的括號改變了(且因此運算子在運算中的順序也改變了),而運算元5、2、1則在原來的位置中。再來, 則不是一個結合律的例子,因為運算元2和5的位置互換了。 可結合的運算在數學中是很常見的,且事實上,大多數的代數結構確實會需要它們的二元運算是可結合的。不過,也有許多重要且有趣的運算是不可結合的;其中一個簡單的例子為向量積。.

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罗素悖论

罗素悖论(Russell's paradox),也称为理发师悖论,是英國哲學家罗素於1901年提出的悖论,一个关于类的内涵问题。罗素悖论当时的提出,造成了第三次数学危机。.

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群同態

在數學中,給定兩個群(G, *)和(H,·),從 (G, *)到 (H,·)的群同態是函數h: G → H使得對於所有G中的u和v下述等式成立 在這裡,等號左側的群運算*,是G中的運算;而右側的運算·是H中的運算。 從這個性質,可推導出h將G的單位元eG映射到H的單位元eH,并且它還在h(u-1).

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預可加範疇

在範疇論中,一個預可加範疇是使得任兩個對象間的態射集\mathrm(A,B)帶有交換群結構,並使得態射合成為雙線性運算之範疇。 形式地說,預可加範疇是在交換群的么半範疇上濃化的範疇。預加法範疇有時亦稱Ab-範疇,其中的Ab是交換群範疇的縮寫。舊文獻有時也將預加法範疇稱為加法範疇;在此則採當代觀點,區別預加法範疇與可加範疇。 一般而言,固定一個交換環k,我們可以定義k-預可加範疇為在k-模的么半範疇上濃化的範疇,即:使任兩個對象間的態射集\mathrm(A,B)為k-模,並使態射合成為k上的雙線性運算之範疇。取k.

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范畴论

疇論是數學的一門學科,以抽象的方法來處理數學概念,將這些概念形式化成一組組的「物件」及「態射」。數學中許多重要的領域可以形式化成範疇,並且使用範疇論,令在這些領域中許多難理解、難捉摸的數學結論可以比沒有使用範疇還會更容易敘述及證明。 範疇最容易理解的一個例子為集合範疇,其物件為集合,態射為集合間的函數。但需注意,範疇的物件不一定要是集合,態射也不一定要是函數;一個數學概念若可以找到一種方法,以符合物件及態射的定義,則可形成一個有效的範疇,且所有在範疇論中導出的結論都可應用在這個數學概念之上。 範疇最簡單的例子之一為广群,其態射皆為可逆的。群胚的概念在拓撲學中很重要。範疇現在在大部分的數學分支中都有出現,在理論電腦科學的某些領域中用于對應資料型別,而在數學物理中被用來描述向量空間。 範疇論不只是對研究範疇論的人有意義,對其他數學家而言也有著其他的意思。一個可追溯至1940年代的述語「一般化的抽象廢話」,即被用來指範疇論那相對於其他傳統的數學分支更高階的抽象化。.

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阿貝爾範疇

在數學中,阿貝爾範疇(或稱交換範疇)是一個能對態射與對象取和,而且核與上核存在且滿足一定性質的範疇;最基本的例子是阿貝爾群構成的範疇Ab。阿貝爾範疇是同調代數的基本框架。.

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集合 (数学)

集合(Set,或簡稱集)是基本的数学概念,它是集合论的研究对象,指具有某种特定性质的事物的总体,(在最原始的集合論─樸素集合論─中的定義,集合就是“一堆東西”。)集合裡的事物(“东西”),叫作元素。若然 x 是集合 A 的元素,記作 x ∈ A。 集合是现代数学中一个重要的基本概念,而集合论的基本理论是在十九世纪末被创立的。这里对被数学家们称为“直观的”或“朴素的”集合论进行一个简短而基本的介绍,另外可參见朴素集合论;關於对集合作公理化的理論,可见公理化集合论。.

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投射模

在交換代數中,一個環 R 上的投射模是自由模的推廣,它有多種等價的定義;就幾何的觀點,投射模之於自由模一如向量叢之於平凡向量叢。在範疇論的語言中,投射模可以推廣為一個阿貝爾範疇中的投射對象。 投射模首見於昂利·嘉當與塞繆爾·艾倫伯格的重要著作 Homological Algebra,由此定義的投射分解是同調代數的基本概念之一。.

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极限 (范畴论)

在數學裡的範疇論中,極限的概念融貫了多種構造,包括和、積等等;範疇論中許多泛性質也可從極限來理解。 極限分為極限與餘極限(又稱上極限),彼此的定義相對偶。在不同場合的別名及英譯如下表: 本條目用語取歸納極限與射影極限。.

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恆等函數

在數學裡,恆等函數總是傳回和其輸入值相同的函數值。換句話說,恆等函數為函數f(x).

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数学

数学是利用符号语言研究數量、结构、变化以及空间等概念的一門学科,从某种角度看屬於形式科學的一種。數學透過抽象化和邏輯推理的使用,由計數、計算、量度和對物體形狀及運動的觀察而產生。數學家們拓展這些概念,為了公式化新的猜想以及從選定的公理及定義中建立起嚴謹推導出的定理。 基礎數學的知識與運用總是個人與團體生活中不可或缺的一環。對數學基本概念的完善,早在古埃及、美索不達米亞及古印度內的古代數學文本便可觀見,而在古希臘那裡有更為嚴謹的處理。從那時開始,數學的發展便持續不斷地小幅進展,至16世紀的文藝復興時期,因为新的科學發現和數學革新兩者的交互,致使數學的加速发展,直至今日。数学并成为許多國家及地區的教育範疇中的一部分。 今日,數學使用在不同的領域中,包括科學、工程、醫學和經濟學等。數學對這些領域的應用通常被稱為應用數學,有時亦會激起新的數學發現,並導致全新學科的發展,例如物理学的实质性发展中建立的某些理论激发数学家对于某些问题的不同角度的思考。數學家也研究純數學,就是數學本身的实质性內容,而不以任何實際應用為目標。雖然許多研究以純數學開始,但其过程中也發現許多應用之处。.

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拓撲斯

數學中,拓撲斯(topos)是一種範疇,性狀類似拓撲空間上的集合層範疇。.

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另见

範疇論中的範疇

集合論基本概念