An Introduction to Category Theory

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出版者:Cambridge University Press
作者:Harold Simmons
出品人:
页数:238
译者:
出版时间:2011-11-21
价格:$35.99
装帧:Paperback
isbn号码:9780521283045
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机科学
  • Math
  • 数学
  • 范畴论
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  • Topos Theory
  • Universal Properties
  • Algebraic Structures
  • Logic
  • Semantics
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具体描述

Category theory provides a general conceptual framework that has proved fruitful in subjects as diverse as geometry, topology, theoretical computer science and foundational mathematics. Here is a friendly, easy-to-read textbook that explains the fundamentals at a level suitable for newcomers to the subject. Beginning postgraduate mathematicians will find this book an excellent introduction to all of the basics of category theory. It gives the basic definitions; goes through the various associated gadgetry, such as functors, natural transformations, limits and colimits; and then explains adjunctions. The material is slowly developed using many examples and illustrations to illuminate the concepts explained. Over 200 exercises, with solutions available online, help the reader to access the subject and make the book ideal for self-study. It can also be used as a recommended text for a taught introductory course.

本书是一本引人入胜的数学著作,旨在为读者揭示范畴论(Category Theory)的精妙世界。范畴论作为一种抽象的数学语言和研究工具,已在数学的众多分支,包括代数、拓扑、逻辑,甚至计算机科学和哲学等领域展现出强大的普适性和统一性。本书将带领您踏上一段探索数学结构本质的旅程,理解它们之间的联系以及隐藏在不同概念背后的深刻共性。 核心概念的深入解析 本书从最基础的概念讲起,清晰地阐述了范畴、态射(或称箭头)以及复合等核心要素。您将理解如何将数学对象(如集合、群、拓扑空间等)以及它们之间的映射(如函数、群同态、连续映射等)抽象化,置于一个统一的框架之下进行研究。作者将通过生动形象的例子,帮助您直观地把握这些抽象概念,例如,我们会考察作为集合的范畴,以及其中集合之间的函数;还会涉猎作为群的范畴,以及群同态的作用。 更进一步,本书将深入探讨态射的等价性和同构,这是理解数学对象相似性的关键。您将学习到如何通过一系列态射的复合来表达对象之间的关系,以及如何利用“逆”态射来恢复原有的对象。这些概念为我们理解代数结构中的同构、拓扑空间中的同胚等提供了强大的理论基础。 范畴论的构造与工具 本书不会仅仅停留在基础概念的介绍,而是会积极引入范畴论中一系列强大的构造和工具。您将学习到: 积(Product)与余积(Coproduct):理解如何在范畴中“组合”对象,例如集合的笛卡尔积以及不交并。这些构造在许多数学领域都扮演着至关重要的角色。 伴随函子(Adjoint Functors):这是范畴论中最具影响力的概念之一。您将理解伴随函子如何捕捉不同数学构造之间的深层对偶性,例如,自由对象与泛性质之间的联系。我们将探讨如“列表函子”与“元素函子”的伴随关系,以及在代数中自由群与任意群之间关系的伴随性。 纤维积(Fiber Product)与纤维余积(Cofiber Product):这些是积和余积的更一般形式,在代数几何、同调代数等领域具有极其重要的地位。本书将详细解释它们的定义及其在各种具体范畴中的表现。 终对象(Terminal Object)与初对象(Initial Object):理解这些具有特殊性质的对象,它们在任何范畴中都扮演着“普遍”的角色,例如,作为集合的范畴中的单元素集合(终对象)和空集(初对象)。 赋范畴(Monoidal Categories):介绍一种重要的范畴结构,它允许我们在范畴内进行“张量积”运算,这在量子信息、表示论等领域至关重要。 范畴论的应用视角 本书不仅侧重于理论推导,更会强调范畴论在解决实际数学问题中的应用价值。您将看到范畴论如何: 统一不同数学分支:展示范畴论如何提供一种通用的语言来描述和连接看似迥异的数学结构。例如,我们可能会看到如何用范畴论的语言来重新审视线性代数中的张量积,以及代数拓扑中的同调群。 简化复杂理论:通过抽象化,范畴论可以帮助我们识别不同理论中的通用模式,从而避免不必要的重复劳动,并发现新的深刻联系。 为计算机科学提供基础:范畴论中的函子、自然变换等概念与函数式编程语言的设计哲学高度契合,为类型系统、并发模型等提供了重要的理论支持。 适合读者 本书适合具有一定数学基础,特别是熟悉集合论、抽象代数或基础拓扑学的读者。无论您是数学专业本科生、研究生,还是对数学的抽象化和统一性充满好奇的从业者,本书都将为您打开一扇通往更深层数学理解的大门。 学习体验 本书的编写风格旨在清晰、严谨且具有启发性。作者通过大量的例子、习题以及对关键概念的深入剖析,引导读者逐步掌握范畴论的精髓。通过学习本书,您将不仅掌握一套强大的数学工具,更能培养一种全新的、更加抽象和统一的数学思维方式。期待您在阅读本书的过程中,感受到范畴论的魅力,并从中获得启发。

作者简介

目录信息

Preface
1Categories
1.1 Categories defined
1.2 Categories of structured sets
1.3 An arrow need not be a function
1.4 More complicated categories
1.5 Two simple categories and a bonus
Basic gadgetry
2.1 Diagram chasing
2.2 Monics and epics
2.3 Simple limits and colimits
2.4 Initial and final objects
2.5 Products and coproducts
2.6 Equalizers and coequalizers
2.7 Pullbacks and pushouts
2.8 Using the opposite category
Functors and natural transformations
3.1 Functors defined
3.2 Some simple functors
3.3 Some less simple functors
3.4 Natural transformations defined
3.5 Examples of natural transformations
Limits and colimits in general
4.1 Template and diagram – a first pass
4.2 Functor categories
4.3 Problem and solution
4.4 Universal solution
4.5 A geometric limit and colimit
4.6 How to calculate certain limits
4.7 Confluent colimits in Set
Adjunctions
5.1 Adjunctions defined
5.2 Adjunctions illustrated
5.3 Adjunctions uncoupled
5.4 The unit and the counit
5.5 Free and cofree constructions
5.6 Contravariant adjunctions
Posets and monoid sets
6.1 Posets and complete posets
6.2 Two categories of complete posets
6.3 Sections of a poset
6.4 The two completions
6.5 Three endo-functors on Pos
6.6 Long strings of adjunctions
6.7 Two adjunctions for R-sets
6.8 The upper left adjoint
6.9 The upper adjunction
6.10 The lower right adjoint
6.11 The lower adjunction
6.12 Some final projects Bibliography Index
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的封面设计就足够吸引我了,那种简约而不失深度的风格,加上书名“An Introduction to Category Theory”,立刻勾起了我对这个数学分支的好奇心。我一直对抽象代数和逻辑学有着浓厚的兴趣,而范畴论似乎是连接这两个领域的关键桥梁。我曾尝试阅读一些关于范畴论的资料,但往往因为其高度抽象性和缺乏直观的讲解而望而却步。我希望能在这本书中找到一份清晰的指引,让我能够理解范畴论的核心概念,例如对象、态射、函子、自然变换等等,并能领略到它们在不同数学领域中的应用,比如代数拓扑、代数几何,甚至在计算机科学中的作用。我非常期待这本书能够用一种循序渐进、由浅入深的方式来引导读者,从最基础的定义开始,逐步建立起对范畴论的理解。我希望书中能够包含大量的例子,尤其是那些能够帮助初学者建立直观感知的例子。如果书中还能提到一些关于范畴论的历史发展和重要人物,那将更能增添阅读的趣味性。毕竟,了解一门学科的起源和演变,有助于更深刻地理解其精髓。我更希望这本书不是那种枯燥的教科书,而是能让我产生阅读“故事”的感觉,仿佛在探索一个全新而迷人的数学世界。

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我是一名对理论计算机科学有浓厚兴趣的学生,一直在寻找能够深化我对编程语言理论、类型系统和并发模型理解的工具。我听说范畴论在这些领域有着广泛的应用,而“An Introduction to Category Theory”这本书似乎正是我的理想选择。我非常希望能在这本书中找到关于如何将范畴论概念应用于计算机科学的详细讲解。例如,我希望了解范畴如何用来表示函数式编程语言的结构,函子如何与高阶函数和类型构造子相关联,以及自然变换如何体现不同计算模型之间的等价性。我尤其对类型论中的某些概念(如λ演算)与范畴论之间的联系感到好奇。如果书中能够提供一些具体的编程语言示例,或者通过伪代码来展示范畴论思想的实践,那将是对我学习的巨大促进。我期待这本书不仅能教会我范畴论的知识,更能让我看到这些知识的实际应用价值,帮助我更好地理解和设计更健壮、更优雅的计算系统。

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我一直对数学证明的“优雅”和“简洁”有着近乎偏执的追求,而“An Introduction to Category Theory”这本书正是我想象中能够提供这种体验的学科。我希望这本书能够教会我如何运用范畴论的工具来构造更简洁、更深刻的数学证明。我期待书中能够详细介绍范畴中的“积”(product)、“余积”(coproduct)、“极限”(limit)和“余极限”(colimit)等概念,并展示它们如何在不同的数学语境下表现出统一的模式。我希望作者能够通过具体的例子,说明范畴论如何能够抽象出数学中常见的构造,并用统一的语言来描述它们。我尤其关注书中是否会提及“ Yoneda引理”,因为我听说它是范畴论中最深刻、最有影响力的结果之一,并能揭示对象与函子之间的深刻联系。我希望这本书能够让我领略到范畴论的“哲学”——它如何让我们从不同的角度审视数学对象,并发现它们之间更普遍、更本质的联系。

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我一直认为,一本好的数学入门书,其最大的价值在于能够激发读者的学习热情,并为他们提供一个坚实的基础。对于“An Introduction to Category Theory”这本书,我抱有同样的期望。我希望它不仅仅是概念的堆砌,更能展示出范畴论的“美”——那种在看似抽象的符号和结构背后隐藏着的深刻的统一性和普遍性。我希望作者能够巧妙地引导读者,从熟悉的数学对象(如集合、群、拓扑空间)出发,发现它们在范畴论框架下的共同语言。我特别期待书中能够详细阐述“范畴”这一基本概念,包括其构成元素(对象和态射)、复合运算的性质(结合律和单位元)以及函子和自然变换的概念。理解了这些基础,才能进一步探讨范畴论在解决实际数学问题中的威力。如果书中能提供一些具体的应用案例,比如如何用范畴论的语言来描述同态、同构、积、余积等概念,那将是极大的帮助。我也希望这本书的排版和图示能够清晰明了,能够有效地辅助理解,而不是成为阅读的障碍。毕竟,良好的呈现方式也是数学学习的重要一环。

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我一直认为,一门优秀的数学入门读物,不仅仅是知识的传授,更是对学习者思维方式的重塑。“An Introduction to Category Theory”这本书,在我看来,正是这样一本能够改变我学习方式的书。我希望它能帮助我摆脱对具体数学对象的依赖,转而关注数学对象之间的“关系”和“结构”。我期待书中能够通过大量抽象但易于理解的例子,来阐述范畴、函子和自然变换这些核心概念。我希望作者能够引导我理解,为什么范畴论的语言如此强大,它如何能够跨越不同的数学分支,提供一种统一的视角。我尤其希望书中能够强调“抽象”的力量,并展示如何从具体的例子中提炼出普遍的规律。我期待这本书能够帮助我培养一种更具“模型化”和“结构化”的思维方式,以便我能够更有效地学习和掌握其他更复杂的数学和科学知识。

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我是一名对“理论物理”领域有着浓厚兴趣的学生,并深知数学工具在理解物理世界中的关键作用。我听说范畴论在现代物理学的某些前沿领域,如弦理论、量子场论和拓扑量子计算等方面有着越来越重要的应用。“An Introduction to Category Theory”这本书对我来说,是一个探索这些联系的绝佳起点。我非常希望能在这本书中找到关于范畴论如何被应用于描述物理系统、理解物理对称性以及构建新的物理理论的介绍。我期待书中能解释,例如,如何使用范畴来表示量子力学中的态和演化,函子如何捕捉物理过程的变换,以及自然变换如何在不同物理模型之间建立联系。我尤其对范畴论在“拓扑量子计算”中的应用感到好奇,希望能了解它如何为设计和理解量子算法提供新的思路。如果书中能包含一些物理学界的具体例子,或者引用一些物理学家在范畴论方面的研究成果,那将极大地激发我的学习兴趣。

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作为一名对逻辑学和哲学有浓厚兴趣的读者,我一直对数学中的结构和关系感到着迷。“An Introduction to Category Theory”这本书的出现,让我看到了一个连接数学、逻辑和哲学的新可能。我希望这本书能够清晰地阐述范畴论的核心思想,例如“对象”和“态射”的相对性,以及“结构”如何在范畴的框架下被精确地定义和研究。我特别期待书中能够探讨范畴论在逻辑学中的应用,比如如何将命题逻辑、一阶逻辑甚至更复杂的逻辑系统用范畴来表示,以及范畴论如何帮助理解逻辑推理的结构和性质。我也希望书中能提及范畴论在哲学中的一些讨论,例如关于数学本质、抽象和普遍性等问题。如果书中能提供一些与“模型论”、“证明论”等相关联的范畴论概念,那将对我理解逻辑学的深层结构有极大的帮助。我希望这本书能像一扇窗户,让我窥见数学和逻辑之间更深邃的联系。

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我一直对数学的普遍性和抽象性着迷,并试图寻找能够连接不同数学分支的“元语言”。“An Introduction to Category Theory”这本书的标题正是我一直在寻找的。我希望这本书能够展示范畴论作为一种统一语言的魅力,它如何能够用一套简洁的公理化框架来描述和统一看似风马牛不相及的数学概念。我期待书中能够详细介绍函子(functor)和自然变换(natural transformation)的概念,因为我相信它们是理解范畴论力量的关键。我希望作者能够通过一系列精心挑选的例子,从集合论、代数、拓扑学等不同领域,展示函子如何保持结构,自然变换如何表达不同函子之间的“映射关系”。我希望这本书能够帮助我理解,为什么范畴论能够如此深刻地揭示数学的内在联系,并为解决更复杂的问题提供新的视角和工具。我期待的不仅仅是知识的获取,更是思维方式的启迪。

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我的研究方向涉及代数几何,而范畴论被认为是现代代数几何的基石之一。因此,“An Introduction to Category Theory”这本书对我的研究至关重要。我希望这本书能够系统地介绍范畴论在代数几何中的应用,特别是关于概形论、层论以及导出范畴等概念。我希望作者能够清晰地解释,例如,如何使用范畴来定义和研究簇,如何理解层(sheaves)作为范畴中的对象,以及导出范畴如何在代数几何中扮演重要角色。我期待书中能够提供一些经典的代数几何例子,来阐述范畴论的威力,比如如何用范畴论的语言来表达著名的“Serre对偶定理”或“Grothendieck对偶性”。我对那些能够帮助我将抽象的范畴论概念与具体的几何对象联系起来的解释尤其感兴趣。如果书中还能提及一些前沿的代数几何研究方向,并指出范畴论在其中的作用,那将极大地拓宽我的视野。

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我是一名对“数学教育”和“数学推广”有着热情的学习者,并一直在寻找能够更好地向他人介绍数学之美的方法。“An Introduction to Category Theory”这本书的出现,对我来说,是一个宝贵的学习机会。我希望这本书能够提供清晰、易懂的讲解,让我能够掌握范畴论的核心概念,并能将其中的精髓传递给更多对数学感兴趣的人。我期待书中能够使用类比、图示等多种方式,来解释范畴、函子、自然变换等抽象概念,让非数学专业背景的人也能领略到范畴论的魅力。我希望这本书能够展示范畴论在不同领域的应用,从而证明数学并非遥不可及,而是与我们的生活息息相关的。我尤其希望书中能包含一些“问答”或“疑难解答”的部分,来帮助我解答我在向他人推广范畴论时可能遇到的问题。我期待这本书能够成为我手中一件得力的工具,让我能够更有效地传播数学的智慧和趣味。

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