このブログの更新は Twitterアカウント @m_hiyama で通知されます。
Follow @m_hiyama

メールでのご連絡は hiyama{at}chimaira{dot}org まで。

はじめてのメールはスパムと判定されることがあります。最初は、信頼されているドメインから差し障りのない文面を送っていただけると、スパムと判定されにくいと思います。

参照用 記事

ベクトル空間の圏のグロタンディーク構成

「インデックス付き圏のグロタンディーク構成」にて:

インデックス付き圏(indexed category)の話をしても全くウケないのは承知でもう一回。

さらにもう1回か2回か。一人くらい(内海さん)にはウケるかもしれないので^^;

「インデックス付き圏の3つの例」で挙げた3つの例のなかで、図式の例とインスティチューションの例は、具体例とは言いながら完全に圏を1つ固定した話ではなくて、圏の類を話題にしているので後回し。ベクトル空間の例に対してグロタンディーク構成(平坦化)を具体的に作ってみます。

以下では、グロタンディーク構成で作った圏を「平坦化(した/された)圏」と呼ぶことにします。正確に言えば、インデックス付き圏(indexed category)のグロタンディーク構成からファイブレーションを忘れた圏(ファイバーバンドルで言えば全空間)が平坦化圏です。


スカラー体Kごとに、その体上のベクトル空間と線形写像の圏Vect[K]を考えると、インデックス付き圏となるのでした。このインデックス付き圏を平坦化した圏をVectと表すことにします。積分記号∫を使って、∫Vect[K] dK のように書くこともあるようです。「なるほど、これはうまい記法だ!」と思いますが、今日は使いません。

スカラー体KとK上のベクトル空間Vの組 (K, V) をすべて考えます。これで対象の集合(サイズは大きい!)ができます。記号を乱用して、V = (K, V) のようにも書きます。いま定義した対象は、スカラー体(係数体)を特定しないで「適当な体上のベクトル空間」という一般的な概念を定式化したものになっています。

次は射を考えます。実2次元ベクトル空間 (R, R2) と複素2次元ベクトル空間 (C, C2) を例とします。通常は、(R, R2) → (C, C2) という線形写像を考えることはありません。なぜなら、スカラー体が異なるベクトル空間のあいだの写像に線形性(スカラー倍がスカラー倍に写る)という性質が定義できないからです。

そこで、実数体R複素数体Cを、標準埋め込み i:RC により繋ぎます。この埋め込みから、関手 i*:Vect[C]→Vect[R] が定義できます。関手i*を使えば、複素ベクトル空間/線形写像を実ベクトル空間/線形写像だとみなすことができます。

i*(C, C2) = (R, R4) となります。(R, R2) → (C, C2) という線形写像とは、Vect[R]内の(R, R2) → i*(C, C2) のことだと定義するなら、それは (R, R2)→(R, R4) である実線形写像です。つまり、4行2列の実行列ですね。

Rと体Cのあいだには埋め込みがあったので、スカラー体が異なっていても線形写像(と無理に呼んだ射)が定義できました。例えば,3元体F3 = Z/3ZRを考えると、この2つの体のあいだを連絡する埋め込み(圏Fieldの射)はありません。したがって、どんなに無理をしようが、F3上のベクトル空間とR上のベクトル空間のあいだの“線形写像”は定義できません。

というわけで、スカラー体ごとにベクトル空間の圏が“生えていた”状況から、スカラー体を特定しない「ベクトル空間一般の圏」が構成できたのです。スカラー体が異なるベクトル空間のあいだの線形写像は、体の拡大/制限を使って定義しました。これはグロタンディーク構成の例です。