श्रेणी (गणित): Difference between revisions

गणित में, श्रेणी (कभी-कभी इसे[[ ठोस श्रेणी | ठोस श्रेणी]] से अलग करने के लिए सार श्रेणी कहा जाता है) "वस्तुओं" का एक संग्रह होता है जो "एरो (तीर)" से जुड़ा होता है। श्रेणी में दो बुनियादी गुण होते हैं:  सहचारिता रूप से एरो की रचना करने की क्षमता और प्रत्येक वस्तु के लिए पहचान एरो का अस्तित्व होते हैं। सरल उदाहरण [[ सेट की श्रेणी |समुच्चयों की श्रेणी]] है, जिनके वस्तु समुच्चय हैं और जिनके एरो एक फलन हैं।

''[[ श्रेणी सिद्धांत |श्रेणी सिद्धांत]]'' गणित की एक शाखा है जो सभी गणित को श्रेणियों के संदर्भ में सामान्य बनाने का प्रयास करता है, जो उनकी वस्तुओं और एरो का प्रतिनिधित्व नहीं करता है। आधुनिक गणित की लगभग हर शाखा को श्रेणियों के संदर्भ में वर्णित किया जा सकता है, और ऐसा करने से अक्सर गणित के विभिन्न क्षेत्रों के बीच गहरी अंतर्दृष्टि और समानताएं प्रकट होती हैं। जैसे, श्रेणी सिद्धांत गणित के लिए सिद्धांत और अन्य प्रस्तावित स्वयं सिद्ध नींव स्थापित करने के लिए वैकल्पिक आधार प्रदान करता है। सामान्यतः, वस्तुएं और एरो किसी भी प्रकार की काल्पनिक संस्थाएं हो सकती हैं, और श्रेणी की धारणा गणितीय संस्थाओं और उनके संबंधों का वर्णन करने के लिए एक मौलिक और काल्पनिक तरीका प्रदान करती है।

दो श्रेणियां समान हैं यदि उनके पास वस्तुओं का एक ही संग्रह है, एरो का एक ही संग्रह है, और एरो के किसी भी जोड़े को बनाने की एक ही सहयोगी विधि है। श्रेणी सिद्धांत के प्रयोजनों के लिए दो अलग-अलग श्रेणियों को [[ श्रेणियों की समानता |"समतुल्य"]] माना जा सकता है, भले ही उनकी संरचना बिल्कुल समान न हो।

सुप्रसिद्ध श्रेणियों को छोटे बड़े शब्द या संक्षिप्त रूप में बोल्ड या इटैलिक में दर्शाया जाता है: उदाहरणों में समुच्चय, समुच्चय की श्रेणी और समुच्चय फलन, वलय, वलय की श्रेणी और वलय समरूपता, और शीर्ष,[[ टोपोलॉजिकल स्पेस की श्रेणी | सांस्थितिक समष्टि]] और निरंतर मानचित्रों की श्रेणी सम्मिलित हैं। पिछली सभी श्रेणियों में पहचान एरो के रूप में पहचान मानचित्र और एरो पर सहयोगी संचालन के रूप में संरचना है।

श्रेणी की कई समान परिभाषाएँ हैं।<ref>{{harvnb|Barr|Wells|2005|loc=Chapter 1}}</ref> सामान्यतः  प्रयोग की जाने वाली परिभाषा इस प्रकार है। श्रेणी 'C' के होते हैं

* अकारिता(आकारिकी), या एरो, या वस्तुओं के बीच नक्शे का वर्ग hom(''C''),

नोट: यहाँ hom(a, b) hom(c) मेंअकारिताf के उपवर्ग को दर्शाता है जैसे कि <math>\mathrm{dom}(f) = a</math> तथा <math>\mathrm{cod}(f) = b</math>. इस तरह के आकारिकी को अक्सर f : a → b के रूप में लिखा जाता है।

* ([[ पहचान (गणित) |पहचान (गणित)]] ) प्रत्येक वस्तु x के लिए, आकृति मौजूद है 1_''x'' : ''x'' → ''x'' (कुछ लेखक ''id_x'' लिखते हैं) x के लिए पहचान आकृतिवाद कहलाता है, जैसे कि प्रत्येक आकारिकी f : a → x को संतुष्ट करता है1_''x'' ∘ ''f'' = ''f'', और प्रत्येक रूपवाद g : x → b, को संतुष्ट करता है ''g'' ∘ 1_''x'' = ''g''

हम f: a → b लिखते हैं, और हम कहते हैं कि f, a से b तक एक आकारिकी है। हम hom(a, b) (या hom_''C''(''a'', ''b'') जब भ्रम हो सकता है कि किस श्रेणी के hom(''a'', ''b'') को संदर्भित करता है) सभी रूपों के 'होम-वर्ग' को a से b तक दर्शाता है।<ref>Some authors write Mor(''a'', ''b'') or simply ''C''(''a'', ''b'') instead.</ref> इन स्वयंसिद्धों से, कोई यह प्रमाणित कर सकता है कि प्रत्येक वस्तु के लिए बिल्कुल पहचान रूपवाद है। कुछ लेखक परिभाषा की थोड़ी भिन्नता का उपयोग करते हैं जिसमें प्रत्येक वस्तु को संबंधित पहचान रूपवाद के साथ पहचाना जाता है।

सभी समुच्चयों का वर्ग (वस्तुओं के रूप में) उनके बीच के सभी कार्यों के साथ (आकृति के रूप में), जहांअकारिताकी संरचना सामान्य कार्य संरचना है, बड़ी श्रेणी, समुच्चय बनाती है। यह गणित में सबसे बुनियादी और सबसे अधिक प्रयोग की जाने वाली श्रेणी है। [[ संबंधों की श्रेणी |रिले श्रेणी]] में सभी समुच्चय (वस्तुओं के रूप में) उनके बीच द्विआधारी संबंधों के साथ होते हैं (रूपों के रूप में)। कार्यों के बजाय [[ संबंध (गणित) |संबंध (गणित)]] से सार निकालने से [[ रूपक (श्रेणी सिद्धांत) |रूपक (श्रेणी सिद्धांत)]], श्रेणियों का एक विशेष वर्ग प्राप्त होता है।

किसी भी वर्ग को एक ऐसी श्रेणी के रूप में देखा जा सकता है जिसका केवल रूपवाद ही पहचान रूप है। ऐसी श्रेणियों को [[ असतत श्रेणी |असतत श्रेणी]] कहा जाता है। किसी दिए गए समुच्चय I के लिए, I पर असतत श्रेणी वह छोटी श्रेणी है जिसमें I के तत्व वस्तुओं के रूप में होते हैं और केवल पहचान आकारिकी रूपवाद के रूप में होती है। असतत श्रेणियां सबसे सरल प्रकार की श्रेणी हैं।

कोई भी पूर्व-आदेशित समुच्चय (''P'', ≤) छोटी श्रेणी बनाता है, जहाँ वस्तुएँ P के सदस्य हैं,अकारिताx ≤ y होने पर x से y की ओर संकेत करते हुए एरो हैं। इसके अलावा, यदि ≤ प्रतिसममितीय है, तो किन्हीं दो वस्तुओं के बीच अधिकतम रूपवाद हो सकता है। पहचानअकारिताके अस्तित्व औरअकारिताकी कंपोजिबिलिटी की गारंटी प्रतिक्रियात्मकता और अग्रिम आदेश की [[ सकर्मक संबंध |संक्रामिता]] द्वारा दी जाती है। उस तर्क से, किसी भी [[ आंशिक रूप से आदेशित सेट |आंशिक रूप से आदेशित समुच्चय]] और किसी भी समकक्ष संबंध को एक छोटी श्रेणी के रूप में देखा जा सकता है। [[ कुल आदेश |आदेशित समुच्चय]] के रूप में देखे जाने पर किसी भी क्रम संख्या को एक श्रेणी के रूप में देखा जा सकता है।

कोई भी मोनोइड (एकल सहयोगी द्विआधारी संक्रिया और [[ पहचान तत्व |पहचान तत्व]] के साथ कोई बीजगणितीय संरचना) एक वस्तु x के साथ एक छोटी श्रेणी बनाती है। (यहाँ, x कोई निश्चित समुच्चय है।) x से x तक केअकारिताठीक मोनोइड के तत्व हैं, x की पहचानअकारितामोनोइड की पहचान है, औरअकारिताकी श्रेणीबद्ध संरचना मोनोइड संचालन द्वारा दी गई है। मोनोइड्स के बारे में कई परिभाषाएँ और प्रमेय श्रेणियों के लिए सामान्यीकृत किए जा सकते हैं।

इस तरह किसी भी [[ समूह (गणित) |समूह (गणित)]] को एक ऐसी श्रेणी के रूप में देखा जा सकता है जिसमें एक ही वस्तु होती है जिसमें प्रत्येक रूपवाद उलटा होता है, यानी, प्रत्येक रूपवाद के लिए एक आकृतिवाद होता है जो संरचना के तहत एफ के विपरीत बाएं और दाएं दोनों होता है। रूपवाद का उल्टा अर्थ समरूपता कहलाता है।

ग्रुपॉइड एक श्रेणी है जिसमें प्रत्येक रूपवाद एक समरूपता है। ग्रुपॉइड समूहों, [[ समूह क्रिया (गणित) |समूह क्रिया (गणित)]] और तुल्यता संबंधों के सामान्यीकरण हैं। दरअसल, श्रेणी की दृष्टि से ग्रुपॉइड और ग्रुप के बीच एकमात्र अंतर यह है कि ग्रुपॉइड में एक से अधिक वस्तु हो सकते हैं लेकिन ग्रुप में केवल एक ही होना चाहिए। सांस्थितिक समष्टि X पर विचार करें और X के आधार बिंदु <math>x_0</math> को ठीक करें, फिर <math>\pi_1(X,x_0)</math> सांस्थितिक समष्टि X और आधार बिंदु <math>x_0</math>, का मूलभूत समूह है, और एक समुच्चय के रूप में इसमें समूह की संरचना होती है, यदि फिर आधार बिंदु <math>x_0</math> को X के सभी बिंदुओं पर चलने दें, और सभी का मिलन करें <math>\pi_1(X,x_0)</math>,तो हमें जो समुच्चय मिलता है उसमें केवल ग्रुपॉइड की संरचना होती है (जिसे X का [[ मौलिक समूह |मौलिक समूह]] कहा जाता है): दो प्रस्पंद (समरूपता के तुल्यता संबंध के तहत) हो सकता है कि उनका आधार बिंदु समान न हो इसलिए वे एक दूसरे से गुणा नहीं कर सकते। श्रेणी की भाषा में, इसका मतलब है कि यहां दो आकारिकी में एक ही स्रोत वस्तु (या लक्ष्य वस्तु नहीं हो सकती है, क्योंकि इस मामले में किसी भी रूपवाद के लिए स्रोत वस्तु और लक्ष्य वस्तु समान हैं: आधार बिंदु) इसलिए वे एक दूसरे के साथ रचना नहीं कर सकते।

[[File:Directed.svg|125px|thumb|निर्देशित ग्राफ।]]कोई भी [[ निर्देशित ग्राफ |निर्देशित ग्राफ]] [[ जनरेटिंग सेट |जनरेटिंग समुच्चय]] छोटी श्रेणी समुच्चय करता है: वस्तु ग्राफ़ (लेखाचित्र) के शिराबिन्दु (ग्राफ़ सिद्धांत) हैं, औरअकारिताग्राफ़ में पथ हैं ( प्रस्पंद (ग्राफ़ सिद्धांत) के साथ संवर्धित) जहाँअकारितासंरचना पथों का संयोजन है। ऐसी श्रेणी को ग्राफ द्वारा उत्पन्न[[ मुक्त श्रेणी | मुक्त श्रेणी]] कहा जाता है।

मॉर्फिज्म के रूप में एकदिष्ट फलन वाले सभी अग्रिम आदेश किए गए समुच्चयों का वर्ग एक श्रेणी, ऑर्ड बनाता है। यह एक ठोस श्रेणी है, यानी समुच्चय पर किसी प्रकार की संरचना जोड़कर प्राप्त की गई श्रेणी, और यह आवश्यक है किअकारिताऐसे कार्य हैं जो इस अतिरिक्त संरचना का सम्मान करते हैं।

[[ समूह समरूपता |समूह समरूपता]] के साथ सभी समूहों का वर्ग आकारिकी के रूप में और संरचना संचालन के रूप में कार्य संरचना एक बड़ी [[ समूहों की श्रेणी |श्रेणी]] 'बनाती है, जीआरपी। ऑर्ड की तरह, जीआरपी एक ठोस श्रेणी है। श्रेणीएबी, जिसमें सभी [[ एबेलियन समूह |एबेलियन समूह]] और उनके समूह समरूपता सम्मिलित  हैं, जीआरपी की एक [[ पूर्ण उपश्रेणी |पूर्ण उपश्रेणी]] है, और एक [[ एबेलियन श्रेणी |एबेलियन श्रेणी]] का प्रतिमान है। ठोस श्रेणियों के अन्य उदाहरण निम्न तालिका द्वारा दिए गए हैं।

!श्रेणी

!वस्तुएँ

!अकारिता

|जीआरपी

|समूह

|समूह समरूपता

|मैग्मा

|[[Magma (algebra)#Morphism of magmas|मैग्मा समरूपता]]

|सहज मैनिफोल्ड्स

|P-बार लगातार अलग-अलग नक्शे

|मीट्रिक समष्टि

|लघु मानचित्र

|R-मॉड्यूल, जहाँ R एक वलय है

|[[module homomorphism|R-मॉड्यूल समरूपता]]

|[[monoids|मोनोइड]]

|[[Monoid#Monoid homomorphisms|मोनोइड समरूपता]]

|वलय

|[[ring homomorphism|वलय समरूपता]]

|समुच्चय

|फलन

|सांस्थितिक समष्टि

|सतत फलन

|एकसमान समष्टि

|एकसमान सांतत्य

|K . क्षेत्र के ऊपर सदिश स्थान

|''K''-[[linear map|रैखिक मानचित्र]]

उनके बीच [[ बंडल नक्शा |बंडल नक्शा]] वाले [[ फाइबर बंडल |फाइबर बंडल]] एक ठोस श्रेणी बनाते हैं।

[[ छोटी श्रेणियों की श्रेणी ]] श्रेणी में सभी छोटी श्रेणियां होती हैं, उनके बीच के प्रकार्यकअकारिता के रूप में होते हैं।

किसी भी श्रेणी C को एक अलग तरीके से एक नई श्रेणी के रूप में माना जा सकता है: वस्तुएं मूल श्रेणी में समान हैं लेकिन एरो मूल श्रेणी के विपरीत हैं। इसे विपरीत श्रेणी कहा जाता है और इसे ''C''^op से निरूपित किया जाता है।

यदि C और D श्रेणियां हैं, तो कोई उत्पाद श्रेणी C × D बना सकता है: वस्तु जोड़े हैं जिसमें C से एक वस्तु और D से एक वस्तु सम्मिलित है, और मोर्फिज्म भी जोड़े हैं, जिसमें C में एक मोर्फिज्म और D में एक सम्मिलित  है। ऐसी जोड़ियों की रचना [[ N-tuple |एन टुपल]] की जा सकती है।

* [[ एकरूपता ]] (या मोनिक) अगर यह वाम-रद्द करने योग्य है, यानी ''fg₁'' = ''fg₂''मतलब ''g₁'' = ''g₂''सभी रूपों के लिए ''g''₁, ''g₂'' : ''x'' → ''a''।

* [[ अधिरूपता |अधिरूपता]] (या महाकाव्य) अगर यह सही-रद्द करने योग्य है, यानी ''g₁f'' = ''g₂f''  का अर्थ है ''g₁'' = ''g₂''सभी रूपों के लिए ''g₁'', ''g₂'' : ''b'' → ''x''।

* [[ द्विरूपता |द्विरूपता]] यदि यह एक एकरूपता और अधिरूपता दोनों है।

*[[ वापस लेना (श्रेणी सिद्धांत) | प्रतिगमन (श्रेणी सिद्धांत)]] यदि इसका एक सही उलटा है, अर्थात यदि कोई रूपवाद मौजूद है g : b → a ''fg'' = 1_''b'' के साथ.

* खंड (श्रेणी सिद्धांत) यदि इसमें एक वाम प्रतिलोम है, अर्थात यदि कोई रूपवाद मौजूद है g : b → a ''gf'' = 1_''a'' के साथ.

* समरूपता यदि इसका व्युत्क्रम है, अर्थात यदि कोई रूपवाद मौजूद है g : b → a ''fg'' = 1_''b''और ''gf'' = 1_''a'' के साथ.

* [[ एंडोमोर्फिज्म |अंतःरूपता]] अगर ''a'' = ''b''। a के अंतःरूपता के वर्ग को निरूपित end