DIagrammi di pullback

Messaggioda killing_buddha » 16/02/2010, 21:06

Remark. La nozione di pullback nasce naturalmente dall'idea di immagine inversa generalizzata. Consideriamo una coppia di frecce di \( \displaystyle \mathbf C \) che punta a uno stesso oggetto, $f:A\to C\leftarrow B:g$. Il {pullback}, o {prodotto fibrato} di $A$ e $B$ rispetto alle frecce $f,g$ consiste di una coppia di frecce da un oggetto $\Pi$, $p_1:\Pi\to A$, $p_2:\Pi\to B$ tali che $f\circ p_1=g\circ p_2$, universale con questa propriet\`a: ci\`o significa che, comunque data una coppia di frecce $z_1:Z\to A$, $z_2:Z\to B$, tali che $f\circ z_1=g\circ z_2$, esiste un'unica $u:Z\to \Pi$ che fattorizza $z_1,z_2$ via $p_1,p_2$. Di solito l'oggetto $\Pi$ si indica con $A\times_C B$. La propriet\`a universale enunciata equivale alla commutativit\`a del diagramma

    \xymatrix{
   Z \ar@/_10pt/[ddr]_{z_1} \ar@/^10pt/[drr]^{z_2} \ar@{.>}[dr]|{u} & & \\
   & A\times_C B \ar[d]_(0.4){p_1} \ar[r]^(0.6){p_2} & B \ar[d]^{g}\\
   & A \ar[r]_{f} & C
  }.
Se una coppia di frecce $f:A\to C\leftarrow B:g$ ammette un prodotto fibrato, il quadrato commutativo

    \xymatrix{
A\times_C B \ar[r]\ar[d] & B\ar[d]^g \\
A\ar[r]_f & C
}
si dice {diagramma di prodotto fibrato}.
Proposizione. Consideriamo il diagramma commutativo

    \xymatrix{
 F 	\ar[r]^{f'}\ar[d]_{h''} & E\ar[r]^{g'}\ar[d]^{h'}	& D\ar[d]^h \\
 A 	\ar[r]_f 		& B\ar[r]_g 			& C
 }

Allora, se il quadrato sinistro \`e un diagramma di pullback, il quadrato destro lo \`e se e solo se lo \`e il rettangolo esterno (ossia se e solo se $(F,f',h'')$ \`e il pullback di $g\circ f : A\to C\leftarrow E : h\circ g'$).

La dimostrazione e' un esercizio di diagram chiasing: mi sono accorto pero' che queste ipotesi sono insufficienti, e si deve aggiungere il fatto che la freccia $g'$ sia un monomorfismo, per mostrare che, laddove il rettangolo esterno e il quadrato destro siano quadrati di prodotto fibrato, lo e' anche il quadrato sinistro. Sono suffragato, da questa osservazione, dall'Hilton-Stammbach, (A course in Homological Algebra, GTM4, Springer Verlag).
Vi chiedo conferma di questo, dato che Hilton e Stammbach sono gli unici a inserire questa ipotesi aggiuntiva. Forse che esiste un modo di evitarla aggirando la necessita' di avere una freccia mono in quel punto?
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Re: DIagrammi di pullback

Messaggioda Martino » 16/02/2010, 21:23

killing_buddha ha scritto:il quadrato destro lo \`e se e solo se lo \`e il rettangolo esterno
:-D scrivi tanto in latex eh?

Interessante, ma così su due piedi non saprei aiutarti. Una domanda: queste costruzioni le fai in una categoria qualsiasi? In questo caso non vedo come puoi lavorare agevolmente coi diagrammi commutativi. Per fare la caccia al diagramma supponi C abeliana e usi Freyd-Mitchell?

Qual è esattamente l'implicazione problematica? Tu supponi che il rettangolo esterno e il quadrato destro siano quadrati di prodotto fibrato, e sotto queste ipotesi per mostrare che il quadrato sinistro è un prodotto fibrato ti serve che g' sia un monomorfismo, esatto? Ma quello che devi mostrare tu non contempla questa implicazione, o mi sbaglio? Tu devi mostrare che se il rettangolo esterno e il quadrato sinistro sono pullback allora il quadrato destro è pullback. Ma immagino che si tratti solo di passare alla categoria duale (insomma non credo che faccia differenza prendere il quadrato sinistro piuttosto che il destro). Su che testo hai preso l'esercizio?
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Messaggioda killing_buddha » 16/02/2010, 22:02

queste costruzioni le fai in una categoria qualsiasi? In questo caso non vedo come puoi lavorare agevolmente coi diagrammi commutativi. Per fare la caccia al diagramma supponi C abeliana e usi Freyd-Mitchell?

Si', in una categoria qualsiasi... Cosa intendi con "non vedo come puoi lavorare agevolmente con..."? La possibilita' di costruire diagrammi commutativi e' un assioma basale di qualunque esposizione sensata della TdC. O sbaglio?

Il problema e' che il testo che leggo di solito (S. Awodey, Categories for Everybody) afferma quello che ho scritto: se il quadrato sinistro e il rettangolo sono diagrammi di PB, allora il quadrato destro lo e'.
Ma facendo la prova, ci si accorge facilmente che, qualora g' non sia mono, nulla sembra assicurare la tesi: tanto e' vero che Hilton e Stammbach aggiungono quell'ipotesi, la qual cosa mi ha fatto dubitare della sua inutilita', e che pero' non sono riuscito ad evitare in alcun modo...
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Messaggioda Martino » 17/02/2010, 09:43

killing_buddha ha scritto:La possibilita' di costruire diagrammi commutativi e' un assioma basale di qualunque esposizione sensata della TdC. O sbaglio?
Certo, mi riferivo alla caccia al diagramma... costruirli si può sempre, ma dimostrare le cose può essere complicato (vedi il lemma del serpente, che mi pare valga in ogni categoria abeliana).

Appena ho un attimo provo a fare la dimostrazione e ti faccio sapere.
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Re: DIagrammi di pullback

Messaggioda Lord K » 17/02/2010, 10:35

killing_buddha ha scritto:...Allora, se il quadrato sinistro \`e un diagramma di pullback, il quadrato destro lo \`e se e solo se lo \`e il rettangolo esterno (ossia se e solo se $(F,f',h'')$ \`e il pullback di $g\circ f : A\to C\leftarrow E : h\circ g'$)...


Sei sicuro che qui il rettangolo esterno sia il pullback su $g\circ f : A\to C\leftarrow E : h \circ g'$ e non su $D$ mediante $g\circ f : A\to C\leftarrow D : h$???
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Messaggioda Lord K » 17/02/2010, 11:10

In ogni caso pare necesario il fatto che sia un monomorfismo proprio per una questione di commutatività. Ricordo che un monomorfismo (in senso categoriale) è una funzione \( \displaystyle f:A \rightarrow B \) tale che dato il diagramma:

\( \displaystyle C \two^g_h A\xrightarrow{\;f\;} B \)

Implica che dall'essere \( \displaystyle fg=fh \) implica che \( \displaystyle g=h \) .

Nel caso di questo diagramma necessitiamo il fatto che sia un monomorfismo dal fatto che il diagramma finale commuta, o sbaglio?
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Re: DIagrammi di pullback

Messaggioda killing_buddha » 17/02/2010, 12:44

Lord K ha scritto:
killing_buddha ha scritto:...Allora, se il quadrato sinistro \`e un diagramma di pullback, il quadrato destro lo \`e se e solo se lo \`e il rettangolo esterno (ossia se e solo se $(F,f',h'')$ \`e il pullback di $g\circ f : A\to C\leftarrow E : h\circ g'$)...


Sei sicuro che qui il rettangolo esterno sia il pullback su $g\circ f : A\to C\leftarrow E : h \circ g'$ e non su $D$ mediante $g\circ f : A\to C\leftarrow D : h$???


Mmh, si, forse ho sbagliato a scrivere (guai del non disegnarsi proprio tutto...) Purtroppo ora sono in universita' (forse Martino e' dietro di me :P), appena ho tempo correggo. La tesi a parole e' la seguente.
Supponiamo che il rettangolo esterno sia un diagramma di pullback, e che lo sia anche il quadrato di destra. Allora quello di sinistra lo e' se e solo se g' e' un monomorfismo.
Dualmente supponiamo che il rettangolo esterno sia un diagramma di pullback, e che lo sia anche il quadrato di sinistra. Allora quello di destra lo e' se e solo se...
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Re: DIagrammi di pullback

Messaggioda Martino » 17/02/2010, 15:31

killing_buddha ha scritto:se il quadrato sinistro \`e un diagramma di pullback, il quadrato destro lo \`e se e solo se lo \`e il rettangolo esterno (ossia se e solo se $(F,f',h'')$ \`e il pullback di $g\circ f : A\to C\leftarrow E : h\circ g'$).
Con questa definizione (cioè se il rettangolo esterno è FEAC) mi torna tutto e non serve che g' sia mono.
Invece se il rettangolo esterno è FDAC serve che g' sia mono.

Purtroppo ora sono in universita' (forse Martino e' dietro di me :P )
Non credo di poter essere dietro di te, sono al settimo piano :D

PS. Una volta ci si potrebbe trovare, giusto per capire chi siamo (e cosa facciamo, e dove andiamo :-D ).
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Re: DIagrammi di pullback

Messaggioda Martino » 17/02/2010, 15:53

Martino ha scritto:
killing_buddha ha scritto:se il quadrato sinistro \`e un diagramma di pullback, il quadrato destro lo \`e se e solo se lo \`e il rettangolo esterno (ossia se e solo se $(F,f',h'')$ \`e il pullback di $g\circ f : A\to C\leftarrow E : h\circ g'$).
Con questa definizione (cioè se il rettangolo esterno è FEAC) mi torna tutto e non serve che g' sia mono.
Invece se il rettangolo esterno è FDAC serve che g' sia mono.
Mi rimangio questa cosa che ho detto, l'ipotesi che g' sia mono è del tutto superflua! Devi usare l'unicità del morfismo compatibile relativo al quadrato che non hai usato! Cioè per cancellare g' a sinistra prendi i due morfismi che vuoi essere uguali, componi con h' a sinistra e usi la proprietà universale.

Che bella la teoria delle categorie :-D
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Messaggioda killing_buddha » 17/02/2010, 16:09

Ci sono, hai ragione!
E ora, supponiamo che sia il quadrato sinistro ad essere di pullback... le cose si fanno piu' ardue.
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