正則圏

概要

正則圏(Regular Category)とは核対を持ち、かつ核対の余等化子を持つような圏であって、正則エピ射の引き戻しが再び正則エピ射であるものをいう。 圏 $\cat$ の射について、その核対の余等化子を像という。この用語法を用いれば、前二つの条件は任意の射が像を持つような圏といいかえられる。 更に正則エピ射が引き戻しで閉じていることを用いると、像の持つホモロジー代数的な性質の幾つかを示すことができる。 この意味で正則圏はアーベル圏の非加法的な場合への一般化の一つと見做すことができ、実際、集合の為す圏 $\SetCat$ のような非アーベル(より強く非前加法的)な圏も含む概念であることに注意されたい。

$$\newcommand{AA}[0]{\mathbb{A}} \newcommand{AbCat}[0]{\mathsf{Ab}} \newcommand{abelcat}[0]{\mathcal{A}} \newcommand{cat}[0]{\mathcal{C}} \newcommand{CC}[0]{\mathbb{C}} \newcommand{commring}[0]{A} \newcommand{DD}[0]{\mathbb{D}} \newcommand{domain}[0]{\commring} \newcommand{family}[2]{( #1 )_{#2}} \newcommand{FF}[0]{\mathbb{F}} \newcommand{func}[3]{{#1}\colon{#2}\rightarrow{#3}} \newcommand{generate}[2]{\langle #1 \rangle_{#2}} \newcommand{GG}[0]{\mathbb{G}} \newcommand{HH}[0]{\mathbb{H}} \newcommand{ideal}[0]{I} \newcommand{idealgen}[2]{\generate{#1}{#2}} \newcommand{invert}[0]{^{-1}} \newcommand{KanExt}[2]{\ordpair{ #1, #2 }} \newcommand{ModCat}[1]{\mathsf{Mod}(#1)} \newcommand{module}[1]{#1} \newcommand{modulegen}[2]{\generate{#1}{#2}} \newcommand{morph}[3]{{#1}\colon{#2}\rightarrow{#3}} \newcommand{NN}[0]{\mathbb{N}} \newcommand{ordpair}[1]{\langle #1 \rangle} \newcommand{overcat}[2]{{#1}_{/#2}} \newcommand{PP}[0]{\mathbb{P}} \newcommand{QQ}[0]{\mathbb{Q}} \newcommand{ring}[0]{R} \newcommand{RR}[0]{\mathbb{R}} \newcommand{SetCat}[0]{\mathsf{Set}} \newcommand{sexseq}[3]{\zeroobj\rightarrow{#1}\rightarrow{#2}\rightarrow{#3}\rightarrow\zeroobj} \newcommand{TopCat}[0]{\mathsf{Top}} \newcommand{TT}[0]{\mathbb{T}} \newcommand{undercat}[2]{#1_{\backslash #2}} \newcommand{zeroobj}[0]{0} \newcommand{ZZ}[0]{\mathbb{Z}} $$

定義と基本性質

正則圏(Regular Category)

$\cat$ が正則圏(Regular Category)であるとは、以下の三条件を満たすことをいう。

  • $\cat$ の任意の射 $\morph{f}{C}{D}$ は核対を持つ。
  • $\cat$ の任意の核対 $\kerpair{X}{a}{b}$ は余極限を持つ。すなわち、任意の射 $\morph{f}{C}{D}$ に対する引き戻し図式
    \begin{xy} \xymatrix { X \ar[d]^{a} \ar[r]_{b} & D \ar[d]_f \\ D \ar[r]^f & C } \end{xy}
    について、$a$$b$ についてのコイコライザが存在する。
  • 正則エピ射の引き戻しは正則エピである。

$\cat$ を正則圏とする。このとき正則エピ射全体 $\RegEpiSet{\cat}$ およびモノ射全体 $\MonoSet{\cat}$ に関して、次が成立する:$\cat$ の任意の射 $f$ について、$\cat$ の正則エピ射 $p$ およびモノ射 $i$ であって $f=i \circ p$ を満たすものが存在する。

正則圏の例

まず三つ具体例を挙げる。

集合の為す圏 $\SetCat$

$\SetCat$ は正則圏である。

環上の加群の為す圏 $\ModCat{\ring}$

$\ModCat{\ring}$ は正則圏である。より一般に、任意のアーベル圏は正則圏であることを後に述べる。

位相空間の為す圏の双対圏 $\TopCat\op$

位相空間の為す圏の双対圏 $\TopCat\op$ は正則圏である。

次いで正則性を導く圏論的性質と、正則性を保つ圏論的構成について述べる。

$\abelcat$ をアーベル圏とする。このとき $\abelcat$ は正則圏である。

$\cat$ を正則圏とする。このとき $\cat$$\cat'$-図式の為す圏、すなわち圏 $\cat'$ から $\cat$ への函手圏 $\FuncCat{\cat'}{\cat}$ は正則圏である。