최근 수정 시각 : 2024-12-21 14:34:54

당김(범주론)

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1. 개요2. 정의
2.1. 당김의 수학적 정의2.2. 기호적 표현
3. 성질
3.1. 보편 성질3.2. 대칭성과 쌍대성3.3. 극한과의 관계
4. 예시
4.1. 집합의 범주 [math(Set)]4.2. 위상 공간의 범주 [math(Top)]4.3. 군의 범주 [math(Grp)]
5. 푸시아웃과 당김의 차이점
5.1. 정의적 차이5.2. 보편 성질 비교5.3. 예시 비교
6. 응용
6.1. 데이터 제한6.2. 대수학6.3. 위상수학
7. 관련 문서

1. 개요

Pullback

당김범주론에서 특정 다이어그램의 "보편적 제한"을 나타내는 구조로, 극한의 한 예시이다. 당김은 푸시아웃의 대칭적 개념으로, 주어진 사상과 대상을 기반으로 범주 내에서 새로운 대상을 생성한다. 이는 대수학, 위상수학, 논리학 등 다양한 분야에서 중요한 도구로 활용된다.

2. 정의

2.1. 당김의 수학적 정의

범주 [math(C)]에서 주어진 두 사상 [math(f : X \to Z)]와 [math(g : Y \to Z)]가 있을 때, 당김 [math(P)]은 다음 데이터를 포함한다:
  • 대상 [math(P)]
  • 사상 [math(\pi_X : P \to X)]와 [math(\pi_Y : P \to Y)]

이 데이터는 다음 보편 성질을 만족해야 한다:
임의의 대상 [math(W)]와 사상 [math(u : W \to X)], [math(v : W \to Y)]가 [math(f \circ u = g \circ v)]를 만족할 때, 유일한 사상 [math(h : W \to P)]이 존재하여 다음을 만족한다:
[math(\pi_X \circ h = u \quad \text{및} \quad \pi_Y \circ h = v)]

당김을 다음과 같은 다이어그램으로 표현할 수 있다:
[math(\begin{array}{ccc}
P & \xrightarrow{\pi_Y} & Y \\
\downarrow{\pi_X} & & \downarrow{g} \\
X & \xrightarrow{f} & Z
\end{array})]

2.2. 기호적 표현

당김은 일반적으로 [math(P = X \times_Z Y)] 또는 [math(P = \text{pullback}(f, g))]로 표기된다.

3. 성질

3.1. 보편 성질

당김은 보편 성질을 만족하여, 주어진 두 사상을 "제한"하는 가장 일반적인 구조를 제공한다. 이는 다음과 같이 요약된다:
[math(h : W \to P)]는 [math(u)]와 [math(v)]의 모든 조합을 유일하게 설명한다.

3.2. 대칭성과 쌍대성

당김은 푸시아웃의 대칭적 개념으로, 범주의 대칭성과 이중성을 연구하는 데 핵심적인 역할을 한다.

3.3. 극한과의 관계

당김은 극한의 특수한 경우로, 작은 다이어그램의 극한으로 나타날 수 있다.

4. 예시

4.1. 집합의 범주 [math(Set)]

집합의 범주에서 당김은 다음과 같이 정의된다:
  • 주어진 [math(f : X \to Z)]와 [math(g : Y \to Z)]에서, 당김 [math(P)]은 다음 조건을 만족하는 모든 튜플 [math((x, y))]의 집합이다:

    • [math(f(x) = g(y)]
[math(P = \{(x, y) \in X \times Y \mid f(x) = g(y)\})]

4.2. 위상 공간의 범주 [math(Top)]

위상 공간의 범주에서 당김은 두 공간의 곱집합 위에 추가 조건을 부여한 구조이다. 예를 들어, [math(X \times Y)]에서 특정 조건 [math(f(x) = g(y)]를 만족하는 부분 공간으로 정의된다.

4.3. 군의 범주 [math(Grp)]

의 범주에서 당김은 두 군 준동형 [math(f : G \to H)]와 [math(g : K \to H)]에 대해 다음과 같이 정의된다:
  • 당김 [math(P)]은 다음 조건을 만족하는 원소들의 집합이다:

    • [math(P = \{(g, k) \mid f(g) = g(k)\})]

5. 푸시아웃과 당김의 차이점

5.1. 정의적 차이

  • 당김은 "사상을 제한"하는 구조이다:

    • [math(P = X \times_Z Y)]
  • 푸시아웃은 "사상을 확장"하는 구조이다:

    • [math(P = B \amalg_A C)]

5.2. 보편 성질 비교

  • 당김: 대상 [math(P)]에서 두 사상으로 제한된다.

    • [math(\pi_X \circ h = u \quad \text{및} \quad \pi_Y \circ h = v)]
  • 푸시아웃: 대상 [math(P)]에서 두 사상으로 확장된다.

    • [math(h \circ i_B = u \quad \text{및} \quad h \circ i_C = v)]

5.3. 예시 비교

  • 집합의 범주:

    • - 당김: 조건을 만족하는 튜플 집합.
      - 푸시아웃: 동치 관계를 통한 결합.
  • 위상 공간의 범주:

    • - 당김: 공간의 교차와 조건 만족.
      - 푸시아웃: 공간의 결합과 동일화.

6. 응용

6.1. 데이터 제한

당김은 범주론적 데이터 모델링에서 데이터를 제한하거나 조건화하는 데 사용된다. 예를 들어, 데이터베이스에서 특정 조건을 만족하는 데이터의 교집합을 찾는 데 활용된다.

6.2. 대수학

당김은 대수학에서 곱 구조를 정의하거나, 대수적 구조 간의 관계를 제한하는 데 활용된다.

6.3. 위상수학

당김은 위상수학에서 새로운 공간을 구성하거나, 특정 위상적 조건을 만족하는 공간을 생성하는 데 사용된다. 예를 들어, 올곱(fiber product)은 당김의 예시이다.

7. 관련 문서