Fungtor

Dalam matematika, khususnya teori kategori, fungtor (bahasa Inggris:functor) adalah peta antara kategori. Fungtor pertama kali dipertimbangkan dalam topologi aljabar, di mana objek aljabar (yaitu grup fundamental) terkait dengan ruang topologi, dan peta antara objek aljabar dikaitkan dengan kontinu peta ruang. Saat ini, fungtor digunakan di seluruh matematika modern untuk menghubungkan berbagai kategori. Dengan demikian, fungtor penting dalam semua bidang dalam matematika yang teori kategori diterapkan.

Kata kategori dan fungtor dipinjam oleh matematikawan dari para filsuf Aristoteles dan Rudolf Carnap.^[1] Yang terakhir menggunakan functor dalam konteks linguistik;^[2] lihat kata fungsi.

Definisi

Misalkan C dan D menjadi kategori. A functor F dari C ke D adalah pemetaan^[3]

• mengaitkan ke setiap objek X {\displaystyle X} di C dengan objek F ( X ) {\displaystyle F(X)} di D,
• terkait dengan setiap morfisme f : X → Y {\displaystyle f\colon X\to Y} in C dengan morfisme F ( f ) : F ( X ) → F ( Y ) {\displaystyle F(f)\colon F(X)\to F(Y)} di D sehingga dua kondisi berikut berlaku:
  • F ( i d X ) = i d F ( X ) {\displaystyle F(\mathrm {id} _{X})=\mathrm {id} _{F(X)}\,\!} untuk setiap objek X {\displaystyle X} pada C ,
  • F ( g ∘ f ) = F ( g ) ∘ F ( f ) {\displaystyle F(g\circ f)=F(g)\circ F(f)} untuk morfisme f : X → Y {\displaystyle f\colon X\to Y\,\!} dan g : Y → Z {\displaystyle g\colon Y\to Z} pada C.

Artinya, functor harus mempertahankan morfisme identitas dan komposisi morfisme.

Kovarian dan kontravarian

Ada banyak konstruksi dalam matematika yang akan berfungsi tetapi karena fakta bahwa mereka "mengubah morfisme" dan "komposisi terbalik". Kita kemudian mendefinisikan 'contravariant functor' F dari C ke D sebagai pemetaan yang

• mengaitkan ke setiap objek X {\displaystyle X} in C dengan objek F ( X ) {\displaystyle F(X)} di D ,
• terkait dengan setiap morfisme f : X → Y {\displaystyle f\colon X\to Y} di C dengan morfisme F ( f ) : F ( Y ) → F ( X ) {\displaystyle F(f)\colon F(Y)\to F(X)} pada D sehingga dua syarat berikut berlaku:
  • F ( i d X ) = i d F ( X ) {\displaystyle F(\mathrm {id} _{X})=\mathrm {id} _{F(X)}\,\!} untuk setiap objek X {\displaystyle X} di C ,
  • F ( g ∘ f ) = F ( f ) ∘ F ( g ) {\displaystyle F(g\circ f)=F(f)\circ F(g)} untuk morfisme f : X → Y {\displaystyle f\colon X\to Y} dan g : Y → Z {\displaystyle g\colon Y\to Z} pada C.

Perhatikan bahwa fungsi kontravarian membalikkan arah komposisi.

Fungsi biasa juga disebut fungsi kovarian untuk membedakannya dari fungsi kontravarian. Perhatikan bahwa seseorang juga dapat mendefinisikan fungsi kontravarian sebagai fungsi kovarian pada kategori berlawanan C o p {\displaystyle C^{\mathrm {op} }} .^[4] Beberapa penulis lebih suka menulis semua ekspresi secara kovarian. Artinya, alih-alih mengatakan F : C → D {\displaystyle F\colon C\to D} adalah fungtor kontravarian, mereka hanya menulis F : C o p → D {\displaystyle F\colon C^{\mathrm {op} }\to D} (atau terkadang F : C → D o p {\displaystyle F\colon C\to D^{\mathrm {op} }} ) dan menyebutnya sebagai functor.

Fungsional kontravarian juga kadang-kadang disebut kofungtor .^[5]

Ada konvensi yang mengacu pada "vektor" yaitu, bidang vektor s, elemen ruang bagian Γ ( T M ) {\displaystyle \Gamma (TM)} dari paket tangen T M {\displaystyle TM} —sebagai "contravariant" dan untuk "covectors" yaitu, 1-bentuk, elemen ruang bagian Γ ( T ∗ M ) {\displaystyle \Gamma (T^{*}M)} dari bundel kotangen T ∗ M {\displaystyle T^{*}M} sebagai "kovarian". Terminologi ini berasal dari fisika, dan alasannya berkaitan dengan posisi indeks ("atas" dan "lantai bawah") dalam ekspresi seperti x ′ i = Λ j i x j {\displaystyle x'^{\,i}=\Lambda _{j}^{i}x^{j}} for x ′ = Λ x {\displaystyle \mathbf {x} '={\boldsymbol {\Lambda }}\mathbf {x} } or ω i ′ = Λ i j ω j {\displaystyle \omega '_{i}=\Lambda _{i}^{j}\omega _{j}} untuk ω ′ = ω Λ T . {\displaystyle {\boldsymbol {\omega }}'={\boldsymbol {\omega }}{\boldsymbol {\Lambda }}^{T}.} Dalam formalisme ini diamati bahwa simbol transformasi koordinat Λ i j {\displaystyle \Lambda _{i}^{j}} (mewakili matriks Λ T {\displaystyle {\boldsymbol {\Lambda }}^{T}} ) bertindak atas dasar vektor "dengan cara yang sama" seperti pada "koordinat kovektor": e i = Λ i j e j {\displaystyle \mathbf {e} _{i}=\Lambda _{i}^{j}\mathbf {e} _{j}} —sedangkan ia bertindak "dengan cara yang berlawanan" pada "koordinat vektor" (tetapi "dengan cara yang sama" seperti pada covektor dasar: e i = Λ j i e j {\displaystyle \mathbf {e} ^{i}=\Lambda _{j}^{i}\mathbf {e} ^{j}} ). Terminologi ini bertentangan dengan yang digunakan dalam teori kategori karena covectors-lah yang memiliki kemunduran secara umum dan dengan demikian menjadi kontravarian , sedangkan vektor pada umumnya adalah kovarian karena dapat didorong ke depan . Lihat pula Kovarian dan kontradiksi vektor.

Fungtor berlawanan

Setiap functor F : C → D {\displaystyle F\colon C\to D} menginduksi fungsi berlawanan F o p : C o p → D o p {\displaystyle F^{\mathrm {op} }\colon C^{\mathrm {op} }\to D^{\mathrm {op} }} , di mana C o p {\displaystyle C^{\mathrm {op} }} dan D o p {\displaystyle D^{\mathrm {op} }} adalah kategori berlawanan ke C {\displaystyle C} dan D {\displaystyle D} .^[6] Menurut definisi, F o p {\displaystyle F^{\mathrm {op} }} memetakan objek dan morfisme secara identik ke F {\displaystyle F} . Karena C o p {\displaystyle C^{\mathrm {op} }} tidak sesuai dengan C {\displaystyle C} sebagai kategori, dan juga untuk D {\displaystyle D} , F o p {\displaystyle F^{\mathrm {op} }} is dibedakan dari F {\displaystyle F} . Misalnya saat menulis F : C 0 → C 1 {\displaystyle F\colon C_{0}\to C_{1}} with G : C 1 o p → C 2 {\displaystyle G\colon C_{1}^{\mathrm {op} }\to C_{2}} , seseorang harus menggunakan keduanya G ∘ F o p {\displaystyle G\circ F^{\mathrm {op} }} or G o p ∘ F {\displaystyle G^{\mathrm {op} }\circ F} . Perhatikan bahwa, mengikuti properti kategori berlawanan, ( F o p ) o p = F {\displaystyle (F^{\mathrm {op} })^{\mathrm {op} }=F} .

Bifunctor dan multifunctor

Bifungtor (juga dikenal sebagai fungtor biner) adalah fungtor yang ranahnya adalah kategori produk. Misalnya, fungtor Hom adalah tipe C^op × C → Set. Ini dapat dilihat sebagai fungtor dalam argumen dua. Fungtor Hom adalah contoh alami; itu bertentangan dalam satu argumen, kovarian di argumen lain.

Multifungtor adalah generalisasi dari konsep fungtor ke variabel n. Jadi, misalnya, bifungtor adalah multifungtor dengan n = 2.

Contoh

Diagram: Untuk kategori C dan J , diagram tipe J dalam C adalah fungsi kovarian D : J → C {\displaystyle D\colon J\to C} .

Pragemal (teori kategori): Untuk kategori C dan J , a J -presheaf pada C adalah fungsi kontravarian D : C → J {\displaystyle D\colon C\to J} .

Pragemal: Jika X adalah ruang topologi, maka himpunan terbuka di X membentuk himpunan terurut parsial Open(X) di bawah penyertaan. Seperti setiap himpunan yang diurutkan sebagian, Open( X ) membentuk kategori kecil dengan menambahkan satu panah U → V jika dan hanya jika U ⊆ V {\displaystyle U\subseteq V} . Fungsional kontravarian pada Open ( X ) disebut pragemal pada X . Misalnya, dengan menetapkan ke setiap set terbuka U aljabar asosiatif dari fungsi kontinu bernilai nyata pada U , salah satunya memperoleh pragemal dari aljabar di X .

Fungtor konstan: Fungtor C → D yang memetakan setiap objek C ke objek tetap X di D dan setiap morfisme di C ke morfisme identitas di X . Functor seperti itu disebut functor konstan atau pilihan .

Endofungtor: Fungtor yang memetakan kategori ke kategori yang sama; misalnya, fungsi polinomial.

Fungtor identitas: dalam kategori C , tertulis 1_C atau id_C, memetakan objek ke dirinya sendiri dan morfisme ke dirinya sendiri. Functor identitas adalah endofungtor.

Fungtor diagonal: Fungtor diagonal didefinisikan sebagai functor dari D ke kategori fungtor D ^C yang mengirimkan setiap objek dalam D ke Functor konstan pada objek itu.

Limit fungsi: Untuk tetap kategori indeks J , jika semua functor J → C memiliki limit (misalnya jika C selesai), maka fungsi limit C^J → C menetapkan batasnya ke setiap fungtor. Keberadaan fungtor ini dapat dibuktikan dengan menyadari bahwa ini adalah adjoin kanan ke diagonal fungtor dan menjalankan teorema fungtor adjoin Freyd. Ini membutuhkan versi yang sesuai dari aksioma pilihan. Komentar serupa berlaku untuk fungotor kolimit (yang menetapkan kolom ke setiap functor, dan merupakan kovarian).

Himpunan daya: Himpunan fungtor daya P : Set → Set memetakan setiap himpunan ke himpunan daya dan setiap fungsinya f : X → Y {\displaystyle f\colon X\to Y} ke peta order U ∈ P ( X ) {\displaystyle U\in {\mathcal {P}}(X)} ke citranya f ( U ) ∈ P ( Y ) {\displaystyle f(U)\in {\mathcal {P}}(Y)} . Salah satunya juga dapat mempertimbangkan fungtor himpunan daya kontravarian order f : X → Y {\displaystyle f\colon X\to Y} ke peta yang mengirim V ⊆ Y {\displaystyle V\subseteq Y} ke citra balikannya f − 1 ( V ) ⊆ X . {\displaystyle f^{-1}(V)\subseteq X.}

Kaitannya dengan konsep kategoris lainnya

Misalkan C dan D menjadi kategori. Kumpulan semua fungsi dari C hingga D membentuk objek dari kategori: kategori fungtor. Morfisme dalam kategori ini adalah transformasi alami antara fungsi.

Functor sering didefinisikan oleh sifat universal; contohnya adalah produk tensor, jumlah langsung dan produk langsung dari grup atau ruang vektor, konstruksi grup dan modul bebas, limit langsung dan invers. Konsep limit dan kolimit merampat beberapa hal di atas.

Konstruksi semesta sering kali memunculkan pasangan.

Implementasi komputer

Functor terkadang muncul di pemrograman fungsional. Misalnya, bahasa pemrograman Haskell memiliki kelas Functor where fmap adalah fungsi politik yang digunakan untuk memetakan fungsi (morfisme pada Hask, kategori tipe Haskell)^[7] di antara tipe-tipe yang ada untuk fungsi di antara suatu tipe-tipe baru.^[8]

Lihat pula

• Portal Matematika

• Kategori Fungtor
• Ekstensi Kan
• Pseudofungtor

Catatan

Referensi

• Jacobson, Nathan (2009), Basic algebra, vol. 2 (Edisi 2nd), Dover, ISBN 978-0-486-47187-7.

Pranala luar

• Hazewinkel, Michiel, ed. (2001) [1994], "Functor", Encyclopedia of Mathematics, Springer Science+Business Media B.V. / Kluwer Academic Publishers, ISBN 978-1-55608-010-4
• see functor di nLab and the variations discussed and linked to there.
• André Joyal, CatLab Diarsipkan 2023-07-26 di Wayback Machine., a wiki project dedicated to the exposition of categorical mathematics
• Hillman, Chris. "A Categorical Primer". CiteSeerX 10.1.1.24.3264:{{cite web}}: |url= tidak ada atau kosong; Kutipan menggunakan parameter usang |citeseerx= formal introduction to category theory.
• J. Adamek, H. Herrlich, G. Stecker, Abstract and Concrete Categories-The Joy of Cats Diarsipkan 2015-04-21 di Wayback Machine.
• Stanford Encyclopedia of Philosophy: "Category Theory Diarsipkan 2021-11-21 di Wayback Machine." — by Jean-Pierre Marquis. Extensive bibliography.
• List of academic conferences on category theory Diarsipkan 2023-02-07 di Wayback Machine.
• Baez, John, 1996,"The Tale of n-categories. Diarsipkan 2023-06-04 di Wayback Machine." An informal introduction to higher order categories.
• WildCats Diarsipkan 2021-01-01 di Wayback Machine. is a category theory package for Mathematica. Manipulation and visualization of objects, morphisms, categories, functors, natural transformations, universal properties.
• The catsters Diarsipkan 2023-05-22 di Wayback Machine., a YouTube channel about category theory.
• Category Theory, PlanetMath.org.
• Video archive Diarsipkan 2012-07-27 di Wayback Machine. of recorded talks relevant to categories, logic and the foundations of physics.
• Interactive Web page which generates examples of categorical constructions in the category of finite sets.

Templat:Teori kategori Templat:Functors