diff options
Diffstat (limited to 'ch1_cats.tex')
| -rw-r--r-- | ch1_cats.tex | 101 | 
1 files changed, 99 insertions, 2 deletions
| diff --git a/ch1_cats.tex b/ch1_cats.tex index c74ea54..32036ee 100644 --- a/ch1_cats.tex +++ b/ch1_cats.tex @@ -277,7 +277,8 @@ topológicos y las funciones continuas entre ellos.    \begin{enumerate}    \item $\bMetc$, con las funciones continuas.    \item $\bMetu$, con las funciones uniformemente continuas. -  \item $\bMet$, con las contracciones, funciones que \emph{acercan} los puntos. +  \item $\bMet$, con las contracciones, funciones continuas que +    \emph{acercan} los puntos.    \end{enumerate}    Asimismo tenemos la categoría $\bBanb$ de los espacios de Banach con las formas    lineales acotadas y $\bBan$ con las contracciones lineales. @@ -529,7 +530,103 @@ objeto.    finalmente, $x=y$.  \end{proof} -% TODO Motivar y explicar epimorfismos +\begin{proposition}\label{prop:mono-comp}\; +  \begin{enumerate} +  \item La composición de monomorfismos es un monomorfismo. +    \begin{proof} +      Sean $f:A\to B$ y $g:B\to C$ monomorfismos y $h,k:D\to A$ con +      $g\circ f\circ h=g\circ f\circ k$, entonces $f\circ h=f\circ k$ +      y por tanto $h=k$. +    \end{proof} +  \item Si $g\circ f$ es un monomorfismo, $f$ también lo es. +    \begin{proof} +      Si $g\circ f$ es un monomorfismo y $f\circ h=f\circ k$, entonces +      $g\circ f\circ h=g\circ f\circ k$ y por tanto $h=k$. +    \end{proof} +  \end{enumerate} +\end{proposition} + +Para caracterizar los epimorfismos vemos que, en $\bSet$, si $f:A\to B$ no +es suprayectiva, sea $y\in B\setminus\Img{f}$, es posible crear dos funciones +$g,h:B\to\{0,1\}$ con $g\circ f=h\circ f$ pero $g(y)=0$ y $h(y)=1$, mientras +que fuera suprayectiva, $g\circ f=h\circ f$ implica claramente $g=h$. + +\begin{definition} +  Un morfismo $f:a\to b$ es un \conc{epimorfismo}, $f:a\epicTo b$, si +  es cancelable por la derecha, es decir, si para $g,h:b\to c$ con +  $g\circ f=h\circ f$ se tiene $g=h$. +\end{definition} + +La siguiente proposición se demuestra de forma similar que la +correspondiente para epimorfismos. + +\begin{proposition}\label{prop:epi-comp}\; +  \begin{enumerate} +  \item La composición de epimorfismos es un epimorfismo. +  \item Si $g\circ f$ es un epimorfismo, $g$ también lo es. +  \end{enumerate} +\end{proposition} + +\begin{example}\; +  \begin{enumerate} +  \item En los constructos, las funciones suprayectivas son +    epimorfismos, por el mismo argumento que en $\bSet$. +  \item En $\bSet$ los epimorfismos son precisamente las funciones +    suprayectivas, pues para $f:A\to B$ no suprayectiva es fácil +    encontrar $g,h:B\to\{0,1\}$ distintas con $g\circ f=h\circ f$. Lo +    mismo ocurre en $\bTop$ dotando a $\{0,1\}$ de la topología +    indiscreta y en $\bGrph$ usando el grafo completo de dos +    elementos. +  \item En $R\dash\bMod$, si $f:M\to N$ es un epimorfismo, sean +    $p,z:N\to\frac{N}{\Img{f}}$ la proyección canónica y la función +    constante en 0, respectivamente, entonces $p\circ f=z\circ f$, +    luego $p=z$, $\frac{N}{\Img{f}}\cong0$ y así $\Img{f}=N$, con lo +    que los epimorfismos son suprayectivos. +  \item No en todas las variedades algebraicas los epimorfismos son +    son suprayectivos. Por ejemplo, en $\bRing$, la inclusión +    $u:\sInt\to\sRat$ es suprayectiva, pues si $f,g:\sRat\to R$ +    cumplen que $f\circ u=g\circ u:\sInt\to R$, entonces $f=g$ ya que +    para $x,y\in\sInt$, +    $f(\frac xy)=\frac{f(x)}{f(y)}=\frac{(f\circ u)(x)}{(f\circ +      u)(y)}$, y lo mismo ocurre con $g$. +  \item En $\bMet$ y $\bMetc$, los epimorfismos son precisamente las +    funciones con imagen densa. En efecto, si $f:X\to Y$ es un +    morfismo con imagen densa y $g,h:Y\to Z$ son morfismos con +    $g\circ f=h\circ f$, para $y\in Y$ existe una sucesión +    $\{x_n\}_n\subseteq X$ con $y=\lim_nf(x_n)$, y por unicidad del +    límite y continuidad, $g(y)=\lim_ng(f(x_n))=\lim_nh(f(x_n))=h(y)$. +    Recíprocamente, si $f:X\to Y$ no tiene imagen densa, existen +    $y_0\in Y$ y $r>0$ con $B(y_0,r)\cap\Img{f}=\emptyset$, por lo que +    $g,h:Y\mapsto\sReal$ dadas por $g(y)\coloneqq r$ y +    $h(y)\coloneqq\min\{d(y_0,y),r\}$ son retracciones continuas +    distintas con $g\circ f=h\circ f$. +  \end{enumerate} +\end{example} + +Los dos últimos ejemplos muestran que, al contrario de lo que ocurre +en muchos campos del álgebra, no siempre los morfismos que son a la +vez monomorfismos y epimorfismos son isomorfismos. + +\begin{definition} +  Un \conc{bimorfismo} es un morfismo que es a la vez un monomorfismo +  y un epimorfismo. Una categoría es \conc{equilibrada} si todo +  bimorfismo es un isomorfismo. +\end{definition} + +\begin{example}\; +  \begin{enumerate} +  \item En una categoría fina, todos los morfismos son bimorfismos, +    pero en general no son isomorfismos. +  \item En un monoide visto como categoría, los bimorfismos son los +    elementos cancelables por ambos lados. +  \item Las identidades son bimorfismos, y en particular los +    isomorfismos son bimorfismos sin más que aplicar las proposiciones +    \ref{prop:mono-comp} y \ref{prop:epi-comp} a la composición de un +    isomorfismo con su inverso por ambos lados. +  \end{enumerate} +\end{example} + +  % - Ejemplos Set, Prord, Ord  % - Subcategorías | 
