淡中圏(Tannakian category)とは、体 $K$ 上の剛体アーベルテンソル圏で $\operatorname{End}(\mathbf 1)=K$ を満たし、有限生成射影加群に値をとる完全かつ忠実なテンソル関手(ファイバー関手)をもつものであり、$K$ 値のファイバー関手をもつものを中立という。中立淡中圏はアフィン群スキームの有限次元表現の圏と同値になる。単位対象は単純で、完全なテンソル関手は自動的に忠実であり、対象の階数は自然数の像になるので、標数 $0$ の超ベクトル空間の圏は淡中圏でない。
淡中圏(Tannakian category)は、体 $K$ 上の線形代数の操作(直和・テンソル積・双対・核と余核)が、ある群スキームの有限次元表現の圏と同じように振る舞う圏である。正確には、$\operatorname{End}(\mathbf 1)=K$ を満たす剛体アーベルテンソル圏で、「ファイバー関手」とよばれる、ベクトル空間(または射影加群)への完全かつ忠実なテンソル関手をもつものをいう。ファイバー関手が $K$ 上のベクトル空間に値をとるものを中立淡中圏という。
名前は淡中忠郎(Tadao Tannaka)にちなむ。淡中は、コンパクト群がその有限次元表現の全体から復元されるという双対定理を示した(DM22 p. 29 の脚注が原論文 Tohoku Math. J. 45 を挙げる)。この発想を、群が与えられていない抽象的な圏に向けて述べ直したのが淡中圏であり、再構成定理によって、中立淡中圏はある $K$ 上のアフィン群スキーム $G$ の有限次元表現の圏 $\operatorname{Rep}_K(G)$ とテンソル圏として同値になる。モチーフ・Hodge 構造・微分 Galois 理論の対象を淡中圏とみることで、それぞれに群(モチーフ的Galois群、Mumford–Tate群 など)が付随する。
この記事では、淡中圏を定義し、例を挙げたうえで、圏の側の性質を証明する。主定理は、$\operatorname{End}(\mathbf 1)$ が体である剛体アーベルテンソル圏では単位対象が単純対象であること、その帰結として完全なテンソル関手は自動的に忠実であること、そして淡中圏のすべての対象の階数が自然数(の像)であることである。最後の性質から、符号規則をもつ超ベクトル空間の圏が(標数 $0$ で)淡中圏でないことが従う。群を復元する再構成定理そのものは引用にとどめる。
テンソル圏・剛体性・双対・トレースと階数はテンソル圏の記事の定義に従う。テンソル圏は対称モノイダル圏であり、交換の制約 $\beta_{X,Y}\colon X\otimes Y\to Y\otimes X$ をもつ。以下、同記事と同じく結合と単位の同型を省いて書く。$\mathrm{ev}_X\colon X^\vee\otimes X\to\mathbf 1$、$\mathrm{coev}_X\colon\mathbf 1\to X\otimes X^\vee$ は双対の評価と余評価である。
テンソル圏の間のテンソル関手 $(F,c)\colon\mathcal C\to\mathcal C'$ とは、関手 $F$ と自然同型 $c_{X,Y}\colon F(X)\otimes F(Y)\to F(X\otimes Y)$ の組で、$c$ が結合の制約と両立し、交換の制約と両立し($F(\beta_{X,Y})\circ c_{X,Y}=c_{Y,X}\circ\beta'_{F(X),F(Y)}$)、$F(\mathbf 1)$ が $\mathcal C'$ の単位対象になるものをいう(DM22 Definition 1.8、p. 11)。加法圏の間の関手は加法的なものだけを考える。
$K$ を体とする。$K$ 線形な剛体アーベルテンソル圏 $\mathcal C$ で、$K\to\operatorname{End}(\mathbf 1)$ が同型であるものを考える。$K$ 線形で完全かつ忠実なテンソル関手
$$
\omega\colon\mathcal C\longrightarrow\mathrm{Vec}_K
$$
($\mathrm{Vec}_K$ は有限次元 $K$ ベクトル空間の圏)を $K$ 値のファイバー関手という。$K$ 値のファイバー関手をもつ $\mathcal C$ を $K$ 上の中立淡中圏(neutral Tannakian category)という。
$\mathcal C$ を def-tan-neutral と同じく $\operatorname{End}(\mathbf 1)=K$ の $K$ 線形な剛体アーベルテンソル圏とし、$R$ を $0$ でない可換 $K$ 代数とする。$K$ 線形で完全かつ忠実なテンソル関手 $\omega\colon\mathcal C\to\mathrm{Mod}_R$ で、値が有限生成射影 $R$ 加群であるものを、$R$ に値をとるファイバー関手という。ある $0$ でない $K$ 代数 $R$ に値をとるファイバー関手をもつ $\mathcal C$ を $K$ 上の淡中圏(Tannakian category)という。
これらは DM22 Definition 2.19(p. 25)、ファイバー関手の定義(p. 31)、Definition 3.7(p. 34)である。$R=K$ にとれるのが中立の場合である(同 Example 3.8、p. 34)。モチーフ的Galois群の記事の定義「中立Tannakian圏」は def-tan-neutral と同じものである。「Tannakian 圏」「Tannaka 圏」とも書く。
$G$ を体 $K$ 上のアフィン群スキームとし、$\operatorname{Rep}_K(G)$ を $G$ の有限次元表現の圏とする。テンソル積と反傾表現で剛体アーベルテンソル圏になり、$\operatorname{End}(\mathbf 1)=K$ である(DM22 Example 1.24、p. 16。剛体性はテンソル圏の例「群の有限次元表現の圏」)。表現 $V$ に下のベクトル空間を対応させる忘却関手 $\omega_G$ は、核・余核を下のベクトル空間で計算するので完全であり、射を写像として忘れるだけなので忠実であり、テンソル積と交換の制約をそのまま保つ。よって $\operatorname{Rep}_K(G)$ は中立淡中圏である。$G$ が有限群(定数群スキーム)なら、これは有限群の $K$ 上の有限次元表現の圏である。
アーベル群 $A$ で次数付けた有限次元 $K$ ベクトル空間の圏は、忘却関手をファイバー関手として中立淡中圏であり、対応する群スキームは対角化可能群 $\operatorname{Spec}K[A]$ である(モチーフ的Galois群の定理「次数付きベクトル空間のTannakian群」)。$A=\mathbb Z$ のときの群は乗法群 $\mathbb G_m$ である。
$(\mathcal C,\omega)$ を $K$ 上の中立淡中圏とファイバー関手とする。可換 $K$ 代数 $R$ に、$\omega_R:=\omega(-)\otimes_KR$ のテンソル自然自己同型の群 $\operatorname{Aut}^{\otimes}(\omega)(R)$ を対応させる関手は、あるアフィン群スキーム $G$ で表現され、$\omega$ はテンソル圏の同値 $\mathcal C\to\operatorname{Rep}_K(G)$ を誘導する。
これは DM22 Theorem 2.11(p. 21)である。この記事では証明しない。
逆向きに、$\operatorname{Rep}_K(G)$ と忘却関手から定理の手順で得られる群は $G$ 自身である(同 Proposition 2.8、p. 20)。中立でない淡中圏では、1 つの群の代わりに、ファイバー関手全体のなす $K$ 上のアフィン gerbe $\operatorname{FIB}(\mathcal C)$ を使い、$\mathcal C\simeq\operatorname{Rep}_K(\operatorname{FIB}(\mathcal C))$ となる(DM22 Theorem 3.9、p. 34。証明は Del90 1.12・1.13 による)。群の計算例とファイバー関手の取り替えはモチーフ的Galois群の記事で扱う。
以下では、ある圏が淡中圏であるための必要条件を、圏の内部の性質として証明する。
この節では、$\mathcal C$ を剛体アーベルテンソル圏とする。テンソル圏の系「双対の双対とテンソル積の完全性」により、各対象 $T$ について $-\otimes T$ は完全であり、交換の制約で移せば $T\otimes-$ も完全である。
$\mathcal C$ を剛体アーベルテンソル圏とし、$\operatorname{End}(\mathbf 1)$ が体であるとする。このとき単位対象 $\mathbf 1$ は単純対象である。すなわち $\mathbf 1\neq0$ であり、$\mathbf 1$ の部分対象は $0$ と $\mathbf 1$ だけである。
$\operatorname{End}(\mathbf 1)$ は体なので $0\neq1$ であり、$\mathbf 1\neq0$ である。部分対象 $u\colon U\hookrightarrow\mathbf 1$ をとり、その余核を $p\colon\mathbf 1\to V$ とする。
段 1.任意の対象 $T$ について、$\mathrm{id}_T\otimes u\colon T\otimes U\to T\otimes\mathbf 1=T$ は単射(モノ射)である。$T\otimes-$ が完全だからである。
段 2.$V\otimes U=0$ である。双関手性から $(\mathrm{id}_V\otimes u)\circ(p\otimes\mathrm{id}_U)=p\otimes u=p\circ u=0$ である($\mathbf 1\otimes U=U$、$V\otimes\mathbf 1=V$ と同一視した)。段 1 により $\mathrm{id}_V\otimes u$ は単射なので $p\otimes\mathrm{id}_U=0$ である。一方 $-\otimes U$ は完全なので $p\otimes\mathrm{id}_U\colon U\to V\otimes U$ は全射(エピ射)である。全射が $0$ なので $V\otimes U=0$ である。
段 3.$u\otimes\mathrm{id}_U\colon U\otimes U\to U$ は同型である。完全列 $0\to U\to\mathbf 1\to V\to0$ に $-\otimes U$ を施すと $0\to U\otimes U\to U\to V\otimes U\to0$ が完全であり、段 2 から従う。
段 4.$U$ の「直交補」。$u^{\mathrm t}:=(u\otimes\mathrm{id}_{U^\vee})\circ\mathrm{coev}_U\colon\mathbf 1\to U\otimes U^\vee\to U^\vee$ とおき、その核を $\iota\colon U^\perp\hookrightarrow\mathbf 1$ とする。対象 $X$ と部分対象 $j\colon T\hookrightarrow X$ について、次を示す。
$$
T\otimes U=0\iff j\ \text{は}\ \mathrm{id}_X\otimes\iota\colon X\otimes U^\perp\hookrightarrow X\ \text{を経由する}.\qquad(\ast)
$$
テンソル圏の定理「双対の基本性質」の 1 により、$\Phi(h):=(h\otimes\mathrm{id}_{U^\vee})\circ(\mathrm{id}_T\otimes\mathrm{coev}_U)$ は全単射 $\operatorname{Hom}(T\otimes U,T)\to\operatorname{Hom}(T,T\otimes U^\vee)$ であり、$\Phi(0)=0$、$\Phi(\mathrm{id}_T\otimes u)=\mathrm{id}_T\otimes u^{\mathrm t}$ である。段 1 により $\mathrm{id}_T\otimes u$ は単射なので、それが $0$ であることは $T\otimes U=0$ と同値である。よって $T\otimes U=0\iff\mathrm{id}_T\otimes u^{\mathrm t}=0$ である。自然性から $(\mathrm{id}_X\otimes u^{\mathrm t})\circ j=(j\otimes\mathrm{id}_{U^\vee})\circ(\mathrm{id}_T\otimes u^{\mathrm t})$ であり、$j\otimes\mathrm{id}_{U^\vee}$ は単射なので、$\mathrm{id}_T\otimes u^{\mathrm t}=0\iff(\mathrm{id}_X\otimes u^{\mathrm t})\circ j=0$ である。後者は $j$ が $\mathrm{id}_X\otimes u^{\mathrm t}$ の核を経由することであり、$X\otimes-$ は完全なのでその核は $\mathrm{id}_X\otimes\iota$ である。
段 5.$(\ast)$ を $X=T=V$、$j=\mathrm{id}_V$ に使うと、段 2 により $\mathrm{id}_V$ は単射 $\mathrm{id}_V\otimes\iota\colon V\otimes U^\perp\to V$ を経由するので、この単射は全射でもあり、同型である。次に $X=U$、$T=U\otimes U^\perp$($\mathrm{id}_U\otimes\iota$ による部分対象)に $(\ast)$ を使うと $(U\otimes U^\perp)\otimes U=0$ である。交換の制約と段 3 により $(U\otimes U^\perp)\otimes U\cong U^\perp\otimes(U\otimes U)\cong U^\perp\otimes U$ なので、$U^\perp\otimes U=0$ である。
段 6.$p\circ\iota\colon U^\perp\to V$ は同型である。完全列 $0\to U\to\mathbf 1\to V\to0$ に $U^\perp\otimes-$ を施し、段 5 の $U^\perp\otimes U=0$ を使うと、$\mathrm{id}_{U^\perp}\otimes p\colon U^\perp\to U^\perp\otimes V$ は同型である。交換の制約で移すと $p\otimes\mathrm{id}_{U^\perp}\colon U^\perp\to V\otimes U^\perp$ も同型である。双関手性から $p\circ\iota=p\otimes\iota=(\mathrm{id}_V\otimes\iota)\circ(p\otimes\mathrm{id}_{U^\perp})$ であり、段 5 によりこれは同型の合成である。
段 7.$e:=\iota\circ(p\circ\iota)^{-1}\circ p\in\operatorname{End}(\mathbf 1)$ とおくと $e\circ e=e$ であり、$p\circ e=p$ である。体の冪等元は $0$ か $1$ である。$e=1$ なら $p$ は単射($e$ が $p$ を経由する)なので $U=\operatorname{Ker}p=0$ である。$e=0$ なら $p=p\circ e=0$ なので $V=0$ であり、$u$ は同型、すなわち $U=\mathbf 1$ である。$\square$
この定理と証明は DM22 Proposition 1.17(p. 14)による。同所は、$\operatorname{End}(\mathbf 1)$ が体でなくても $\mathbf 1=U\oplus U^\perp$ と分解し、$\mathbf 1$ の部分対象が $\operatorname{End}(\mathbf 1)$ の冪等元と 1 対 1 に対応すること(Remark 1.18)を述べる。証明の段 6 で得た同型 $p\circ\iota$ が、この分解を与えている。
$\mathcal C$ を剛体アーベルテンソル圏で $\operatorname{End}(\mathbf 1)$ が体であるものとし、$\mathcal C'$ をアーベルテンソル圏で単位対象 $\mathbf 1'$ が $0$ でないものとする。完全なテンソル関手 $(F,c)\colon\mathcal C\to\mathcal C'$ は忠実である。
$f\colon X\to Y$ を $F(f)=0$ となる射とし、$f=0$ を示す。テンソル圏の定理「双対の基本性質」の 1 を $T=\mathbf 1$ で使うと、
$$
f^\flat:=(f\otimes\mathrm{id}_{X^\vee})\circ\mathrm{coev}_X\colon\mathbf 1\to Y\otimes X^\vee
$$
は $f$ に 1 対 1 に対応し、$f\neq0$ なら $f^\flat\neq0$ である。
$c$ の自然性から $F(f\otimes\mathrm{id}_{X^\vee})=c_{Y,X^\vee}\circ(F(f)\otimes\mathrm{id}_{F(X^\vee)})\circ c_{X,X^\vee}^{-1}$ であり、$F(f)=0$ と $\otimes$ の加法性から右辺は $0$ である。よって $F(f^\flat)=F(f\otimes\mathrm{id}_{X^\vee})\circ F(\mathrm{coev}_X)=0$ である。
$f\neq0$ と仮定する。$f^\flat\neq0$ なので $\operatorname{Ker}f^\flat\neq\mathbf 1$ であり、thm-tan-unit-simple により $\mathbf 1$ は単純なので $\operatorname{Ker}f^\flat=0$、すなわち $f^\flat$ は単射である。$F$ は完全なので $F(f^\flat)\colon F(\mathbf 1)\to F(Y\otimes X^\vee)$ も単射であり、$F(\mathbf 1)\cong\mathbf 1'\neq0$ なので $F(f^\flat)\neq0$ である。これは前段に矛盾する。よって $f=0$ である。$\square$
これは DM22 Proposition 1.19(p. 15)である(同所は $\mathcal C'$ も剛体とし、$X\neq0\iff X^\vee\otimes X\to\mathbf 1$ が全射、という判定法が保たれることで示す)。$\mathcal C'=\mathrm{Vec}_L$($L$ は $K$ の拡大体)に使うと、$\operatorname{End}(\mathbf 1)=K$ の剛体アーベルテンソル圏から $\mathrm{Vec}_L$ への $K$ 線形で完全なテンソル関手は自動的に忠実である。したがって def-tan-neutral の「忠実」は、完全性から従う。
剛体テンソル圏の対象 $X$ の階数 $\operatorname{rank}(X)\in\operatorname{End}(\mathbf 1)$ は、恒等射のトレース $\mathrm{ev}_X\circ\beta_{X,X^\vee}\circ\mathrm{coev}_X$ である(テンソル圏の定義「トレースと階数」)。$\mathrm{Vec}_K$ では $\operatorname{rank}(V)=\dim V\cdot1_K$ である(同記事の例「有限次元ベクトル空間」)。
$(F,c)\colon\mathcal C\to\mathcal C'$ をテンソル関手、$X$ を双対をもつ $\mathcal C$ の対象、$f\in\operatorname{End}(X)$ とし、$\varepsilon\colon\mathbf 1'\to F(\mathbf 1)$ を単位対象の間の標準的な同型とする。このとき $F(X)$ は双対をもち、
$$
\operatorname{Tr}_{F(X)}(F(f))=\varepsilon^{-1}\circ F(\operatorname{Tr}_X(f))\circ\varepsilon
$$
である。特に $\operatorname{rank}(F(X))$ は $\operatorname{rank}(X)$ の像である。
要点:$F(X^\vee)$ に $\mathrm{ev}'=\varepsilon^{-1}\circ F(\mathrm{ev}_X)\circ c_{X^\vee,X}$、$\mathrm{coev}'=c_{X,X^\vee}^{-1}\circ F(\mathrm{coev}_X)\circ\varepsilon$ を付けたものが $F(X)$ の双対であり、交換の制約との両立で $\beta$ が $F(\beta)$ に移る。
テンソル関手の整合性(DM22 p. 11。$c$ は有限個の対象のテンソル積の間の同型を矛盾なく定め、結合の制約と両立する)により、$F(A)\otimes F(B)$ と $F(A\otimes B)$、$\mathbf 1'$ と $F(\mathbf 1)$ を $c$ と $\varepsilon$ で同一視してよい。この同一視のもとで $\mathrm{ev}'=F(\mathrm{ev}_X)$、$\mathrm{coev}'=F(\mathrm{coev}_X)$ であり、$(\mathrm{coev}'\otimes\mathrm{id})$ などは $F(\mathrm{coev}_X\otimes\mathrm{id}_X)$ などに一致する($c$ の自然性)。よってジグザグ等式の左辺は、$X$ のジグザグ等式の左辺に $F$ を施したものであり、恒等射になる(DM22 Proposition 1.9 の証明、p. 12 と同じ)。交換の制約との両立 $F(\beta_{X,X^\vee})\circ c_{X,X^\vee}=c_{X^\vee,X}\circ\beta'_{F(X),F(X^\vee)}$ から、同一視のもとで $\beta'_{F(X),F(X^\vee)}=F(\beta_{X,X^\vee})$ である。$c$ の自然性で $F(f)\otimes\mathrm{id}=F(f\otimes\mathrm{id})$ でもある。したがって $\operatorname{Tr}_{F(X)}(F(f))=\mathrm{ev}'\circ\beta'\circ(F(f)\otimes\mathrm{id})\circ\mathrm{coev}'=F\bigl(\mathrm{ev}_X\circ\beta_{X,X^\vee}\circ(f\otimes\mathrm{id})\circ\mathrm{coev}_X\bigr)=F(\operatorname{Tr}_X(f))$ である($\varepsilon$ による同一視を戻すと主張の式になる)。トレースは双対の取り方によらないので(テンソル圏の定義「トレースと階数」の後の注意)、どの双対で計算しても同じである。$\square$
$\mathcal C$ を $K$ 上の淡中圏とする。$\mathcal C$ の各対象 $X$ について、自然数 $d$ があって $\operatorname{rank}(X)=d\cdot1_K$ である。$\mathcal C$ が中立で $\omega$ が $K$ 値ファイバー関手なら $d=\dim_K\omega(X)$ にとれる。特に $K$ の標数が $0$ なら、階数は $K$ の中の非負整数である。
$\omega\colon\mathcal C\to\mathrm{Mod}_R$ を $0$ でない $K$ 代数 $R$ に値をとるファイバー関手とする。$R\neq0$ なので極大イデアル $\mathfrak m$ があり、$\kappa:=R/\mathfrak m$ は $K$ を含む体である。有限生成射影 $R$ 加群 $P$ に $P\otimes_R\kappa$ を対応させる関手は、テンソル積と交換を保ち、$R$ を $\kappa$ に写すので、有限生成射影 $R$ 加群の圏から $\mathrm{Vec}_\kappa$ へのテンソル関手である。$\omega$ と合成して、$K$ 線形なテンソル関手 $\omega_\kappa\colon\mathcal C\to\mathrm{Vec}_\kappa$ を得る。
prop-tan-trace を $\omega_\kappa$ に使うと、$\operatorname{rank}(\omega_\kappa(X))=\dim_\kappa\omega_\kappa(X)\cdot1_\kappa$ は $\operatorname{rank}(X)\in\operatorname{End}(\mathbf 1)=K$ の像である。ここで $\operatorname{End}(\mathbf 1)=K\to\operatorname{End}_\kappa(\kappa)=\kappa$ は $\omega_\kappa$ が誘導する単位的な $K$ 代数の準同型、すなわち体の埋め込み $K\subset\kappa$ である。$d:=\dim_\kappa\omega_\kappa(X)$ とおくと、$d\cdot1_K$ と $\operatorname{rank}(X)$ はどちらも $d\cdot1_\kappa$ に写り、埋め込みは単射なので $\operatorname{rank}(X)=d\cdot1_K$ である。中立の場合は $R=\kappa=K$ にとれて $d=\dim_K\omega(X)$ である。$\square$
正標数では、この定理は階数を素体 $\mathbb F_p$ の元としか決めない。たとえば $\mathrm{Vec}_K$ で $\dim V=p$ の対象の階数は $0$ である(DM22 p. 10 の脚注 2)。
標数 $0$ では逆も成り立つ。Deligne は、標数 $0$ の体 $K$ 上の剛体アーベル $K$ 線形テンソル圏で $\operatorname{End}(\mathbf 1)=K$ のもの $\mathcal C$ について、次の 3 条件が同値であることを示した(Del90 Théorème 7.1、p. 165。この記事では証明しない):(i) $\mathcal C$ は淡中圏である。(ii) すべての対象 $X$ について $\operatorname{rank}(X)$ は非負整数である。(iii) すべての対象 $X$ について、ある $n$ で外冪 $\Lambda^nX$ が $0$ になる。thm-tan-rank は (i) ⇒ (ii) にあたる。条件 (ii) は圏の内部だけで確かめられるので、ファイバー関手を構成せずに淡中圏であることを判定できる。
$K$ を標数 $0$ の体とし、$\mathbb Z/2\mathbb Z$ 次数付きの有限次元 $K$ ベクトル空間 $(V^0,V^1)$ の圏に、Koszul の符号規則 $v\otimes w\mapsto(-1)^{ij}w\otimes v$($v\in V^i$、$w\in W^j$)を交換の制約として入れた圏 $\mathrm{sVec}_K$ を考える。これは $\operatorname{End}(\mathbf 1)=K$ の剛体アーベルテンソル圏で、$\operatorname{rank}(V^0,V^1)=\dim V^0-\dim V^1$ である(テンソル圏の例「超ベクトル空間」)。$(0,K)$ の階数は $-1$ で、標数 $0$ では非負整数でないので、thm-tan-rank により $\mathrm{sVec}_K$ は淡中圏でない。
次数を忘れて $V^0\oplus V^1$ を返す関手 $\mathrm{sVec}_K\to\mathrm{Vec}_K$ は $K$ 線形・完全・忠実で、テンソル積も保つ。それでもファイバー関手にならないのは、交換の制約を保たない($(0,K)\otimes(0,K)$ の上で、符号規則の $-1$ 倍が通常の入れ替えの $+1$ 倍に写らない)からである。この例は、ファイバー関手の定義で交換の制約との両立が外せないことを示す。
DM22 Example 1.27(p. 17)は、$\operatorname{End}(\mathbf 1)=\mathbb Q(t)$($t$ は不定元)の半単純な剛体アーベルテンソル圏 $\mathrm{GL}_t$ で、ある対象 $T$ の階数が $t$ であるものを構成している(この記事では構成を述べない)。$t$ は $\mathbb Q(t)$ の中の整数でないので、thm-tan-rank により $\mathrm{GL}_t$ は $\mathbb Q(t)$ 上の淡中圏でない。$\operatorname{End}(\mathbf 1)$ が体で剛体アーベルであっても、淡中圏とは限らない。
thm-tan-unit-simple と thm-tan-faithful の仮定は外せない。
| 外す条件 | 反例 | 成り立たなくなること |
|---|---|---|
| $\operatorname{End}(\mathbf 1)$ が体(thm-tan-unit-simple) | $\mathrm{Vec}_K\times\mathrm{Vec}_K$(成分ごとのテンソル積) | $\mathbf 1=(K,K)$ は部分対象 $(K,0)$ をもち、単純でない |
| $\operatorname{End}(\mathbf 1)$ が体(thm-tan-faithful) | 第 1 成分への射影 $\mathrm{Vec}_K\times\mathrm{Vec}_K\to\mathrm{Vec}_K$ | 完全なテンソル関手だが、$(0,K)$ の恒等射を $0$ に写し、忠実でない |
| $\mathbf 1'\neq0$(thm-tan-faithful) | 零対象だけの圏への関手 | すべての射を $0$ に写し、忠実でない |
| ファイバー関手が交換の制約を保つ(def-tan-neutral) | $\mathrm{sVec}_K$ と次数を忘れる関手(ex-tan-super) | 階数が自然数の像であること(thm-tan-rank。$(0,K)$ の階数は $-1$) |
1・2 行目の圏 $\mathrm{Vec}_K\times\mathrm{Vec}_K$ では $\operatorname{End}(\mathbf 1)=K\times K$ は体でない。$K$ 値のファイバー関手も存在しない(モチーフ的Galois群の例「反例:単位対象の自己準同型が体でない圏」)。2 行目の関手は、成分ごとのテンソル積を第 1 成分のテンソル積に写し、単位対象 $(K,K)$ を $K$ に写すので、テンソル関手である。
淡中双対性は、群とその表現の圏の間の往復(コンパクト群の復元、thm-tan-reconstruction)を主題とする。この記事は圏の側、すなわち公理系とそこから従う性質を扱った。具体的な淡中圏の群の計算(次数付きベクトル空間、Hodge 構造、モチーフ)はモチーフ的Galois群とMumford–Tate群にある。
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