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최근 수정 시각 : 2024-12-21 14:45:59

시작(범주론)


1. 개요2. 정의
2.1. 시작의 정의2.2. 보편 성질
3. 예시
3.1. 집합의 범주 [math(Set)]3.2. 위상 공간의 범주 [math(Top)]3.3. 군의 범주 [math(Grp)]3.4. 대수적 구조의 범주
4. 성질
4.1. 유일성4.2. 대칭성과 쌍대성4.3. 쌍대극한과의 관계
5. 시작과 끝의 차이점
5.1. 정의적 차이5.2. 보편 성질5.3. 예시 비교5.4. 대칭성과 쌍대성
6. 응용
6.1. 데이터 구조6.2. 대수학6.3. 위상수학
7. 확장된 개념
7.1. 시작과 푸시아웃7.2. 시작과 공완비성
8. 관련 문서

1. 개요

/Initial Object

시작 범주론에서 모든 대상을 향하는 고유한 사상이 존재하는 대상을 의미한다. 시작은 의 쌍대 개념으로, 범주의 구조적 성질을 분석하고 정의하는 데 핵심적인 역할을 한다. 시작은 극한의 특별한 경우로 간주되며, 범주 이론에서 일반적인 성질과 대칭성을 연구하는 데 필수적인 개념이다.

2. 정의

2.1. 시작의 정의

범주 [math(C)]에서 시작(initial object) [math(I)]는 다음 조건을 만족하는 대상이다:
시작의 정의를 기호로 표현하면 다음과 같다:
[math(\forall X \in C, \exists! f : I \to X)]

2.2. 보편 성질

시작은 다음과 같은 보편 성질을 만족한다:

3. 예시

3.1. 집합의 범주 [math(Set)]

집합의 범주에서 시작은 공집합이다. 예를 들어, 집합 [math(I = \emptyset)]은 시작으로 작동하며, 모든 집합 [math(X)]으로의 유일한 함수는 다음과 같이 정의된다:
[math(f : \emptyset \to X)]는 항상 유일하다 (정의역이 비어 있으므로).

3.2. 위상 공간의 범주 [math(Top)]

위상 공간의 범주에서 시작은 공집합 위에 자명한 위상을 부여한 공간이다. 이 공간에서 모든 위상 공간으로의 연속 함수는 유일하다:
[math(f : \emptyset \to X \text{ is continuous})]

3.3. 군의 범주 [math(Grp)]

의 범주에서 시작은 자명군 [math(\{e\})]이다. 자명군은 모든 군 [math(G)]으로 가는 유일한 군 준동형 [math(f : \{e\} \to G)]을 가진다.

3.4. 대수적 구조의 범주

, 모노이드, 가군 등 대수적 구조의 범주에서 시작은 자명 구조를 가지는 대상이다. 예를 들어, 환의 범주에서는 자명환 [math(\{0\})]이 시작으로 작동한다.

4. 성질

4.1. 유일성

시작은 동형을 제외하면 유일하다. 즉, 범주 [math(C)]에서 두 시작 [math(I_1)]과 [math(I_2)]가 존재한다면, [math(I_1 \cong I_2)]가 성립한다.

4.2. 대칭성과 쌍대성

시작은 의 대칭적 개념으로, 범주의 대칭성과 이중성을 연구하는 데 필수적이다.

4.3. 쌍대극한과의 관계

시작은 쌍대극한의 특수한 경우로 간주될 수 있다. 다이어그램이 없는 경우의 쌍대극한은 시작으로 정의된다.

5. 시작과 끝의 차이점

5.1. 정의적 차이

5.2. 보편 성질

5.3. 예시 비교

5.4. 대칭성과 쌍대성

시작과 끝은 서로 쌍대적인 관계를 가지며, 범주의 대칭성과 구조적 특성을 분석하는 데 함께 사용된다.

6. 응용

6.1. 데이터 구조

시작은 범주론적 데이터 모델링에서 초기 구조를 정의하는 데 사용된다. 예를 들어, 데이터베이스에서 "빈 상태"를 설정하는 개념과 유사하다.

6.2. 대수학

시작은 대수학에서 자명 구조를 분석하거나, 보다 복잡한 구조의 기초를 설정하는 데 사용된다.

6.3. 위상수학

시작은 위상수학에서 새로운 공간을 구성하거나 기존 공간의 관계를 연구하는 데 활용된다. 예를 들어, 특정 위상적 연산에서 시작은 "빈 공간"의 역할을 한다.

7. 확장된 개념

7.1. 시작과 푸시아웃

시작은 푸시아웃과 밀접하게 연결되어 있다. 특정 다이어그램에서 시작은 푸시아웃의 단순화된 형태로 나타날 수 있다.

7.2. 시작과 공완비성

범주 [math(C)]가 공완비 범주라면, 시작이 항상 존재한다. 이는 범주의 쌍대극한 성질이 시작의 존재를 보장한다는 것을 의미한다.

8. 관련 문서