圏論(1)
定義 (quiver)
と
を共にclassとする。
また、に対し、
定義から明らかに、
が成り立つ。
定義 (deductive system)
が文脈から明らかな時、
を
のように省略して書く。
の時、定義から
だが、これは1-point ruleによって
と同値。
定義 (category)
定義 (small category, locally small category)
参考文献
- M. Arbib and E. Manes. Arrows, Structures and Functors — The Categorical Imperative. Academic Press, 1975.
- S. Awodey. Category Theory. 2d ed. Oxford University Press, 2010.
- M. Barr and C. Wells. Category Theory for Computing Science. Prentice Hall, 1990.
- R.C. Backhouse. Mathematics of Program Construction. Unpublished.
- R. Bird and O. de Moor. Algebra of Programming. Series in Computer Science. Prentice-Hall, 1997.
- D. Gries. Foundations for Calculational Logic. In M. Broy, B. Schieder, eds., Mathematical Methods in Program Development. Springer, 1997.
- E.J. Lemmon. Introduction to Axiomatic Set Theory. Routledge & Kegan Paul, 1968.
- D. Gries and F.B. Schneider. A Logical Approach to Discrete Math. Springer-Verlag, 1993.
- S. Mac Lane. Categories for the Working Mathematician. 2d ed. Springer-Verlag, 1998.
- G. Tourlakis. Lectures in Logic and Set Theory Vol. 1: Mathematical Logic. Cambridge University Press, 2003.
- G. Tourlakis. Lectures in Logic and Set Theory Vol. 2: Set Theory. Cambridge University Press, 2003.
- G. Tourlakis. Mathematical Logic. John Wiley & Sons, 2008.
constant combinatorとflip
定義 (constant combinator)
集合と
に対し、関数
を
で定義する。
定理
と
が共にposetの時、
.
証明
を固定すると、任意の
に対し:
![]()
{
-definition }
![]()
{ right zero of
}
.
よって.
さらに、任意のに対し:
![]()
{ lifting +
-definition }
![]()
{
-introduction }
.
よって.
∎
定義 (flip)
posetと
と
に対し、関数
を
で定義する。
定理
.
証明
と
を任意に1つずつとる。
任意のに対し:
![]()
{
-definition }
![]()
{ lifting }
![]()
{
is monotonic }
.
また、任意のに対し:
![]()
{ lifting +
-definition }
![]()
{
is monotonic }
.
∎
定理
.
証明
任意のに対し:
![]()
{ lifting, twice }
![]()
{
-definition }
![]()
{ lifting, twice }
.
∎
定理
.
証明
より明らか。 ∎
定理
.
証明
任意のと
に対し:
= {
-definition }
= {
-definition }
= {
-definition }
= {
-definition }
.
∎
参考文献
- C.J. Aarts, R. C. Backhouse, P. Hoogendijk, T.S. Voermans, and J. van der Woude. A relational theory of datatypes. Unpublished.
- R.C. Backhouse. Mathematics of Program Construction. Unpublished.
- R. Bird and O. de Moor. Algebra of Programming. Series in Computer Science. Prentice-Hall, 1997.
- B.A. Davey and H.A. Priestley. Introduction to Lattices and Order. Cambridge University Press, 2002.
- V.K. Garg. Introduction to lattice theory with computer science applications. John Wiley & Sons, 2015.
- D. Gries. Foundations for Calculational Logic. In M. Broy, B. Schieder, eds., Mathematical Methods in Program Development. Springer, 1997.
- D. Gries and F.B. Schneider. A Logical Approach to Discrete Math. Springer-Verlag, 1993.
- S. Rudeanu. Sets and Ordered Structures. Bentham Science Publishers, 2012.
- J.L.A. van de Snepscheut. On lattice theory and program semantics. Technical Report CS-TR-93-19, Caltech, Pasadena, California, USA, 1993.
- G. Tourlakis. Lectures in Logic and Set Theory Vol. 1: Mathematical Logic. Cambridge University Press, 2003.
- G. Tourlakis. Lectures in Logic and Set Theory Vol. 2: Set Theory. Cambridge University Press, 2003.
- G. Tourlakis. Mathematical Logic. John Wiley & Sons, 2008.
semilatticeとcosemilattice
定義 (semilatticeとcosemilattice)
,
.
定理 (topとbottom)
,
.
証明
![]()
{ definition }
![]()
{ 1-point:
}
![]()
{ lifting + empty range }
.
least elementに関しても同様。
∎
の時
のgreatest element
を
、
の時
のleast element
を
と書き、それぞれtopとbottomと読む。
定理 (identity)
,
.
証明
を仮定すると、任意の
に対し:
![]()
{
-definition }
![]()
{
-definition }
.
supremumに関しても同様。
∎
定理
,
.
証明
任意のに対し:
![]()
{
-definition }
![]()
{ term
}
![]()
{
-definition }
.
supremumに関しても同様。
∎
定理 (zero)
,
.
証明
を仮定すると、任意の
に対し:
![]()
{
-definition }
![]()
{
}
.
supremumに関しても同様。
∎
参考文献
- C.J. Aarts, R. C. Backhouse, P. Hoogendijk, T.S. Voermans, and J. van der Woude. A relational theory of datatypes. Unpublished.
- R.C. Backhouse. Mathematics of Program Construction. Unpublished.
- R. Bird and O. de Moor. Algebra of Programming. Series in Computer Science. Prentice-Hall, 1997.
- B.A. Davey and H.A. Priestley. Introduction to Lattices and Order. Cambridge University Press, 2002.
- V.K. Garg. Introduction to lattice theory with computer science applications. John Wiley & Sons, 2015.
- D. Gries. Foundations for Calculational Logic. In M. Broy, B. Schieder, eds., Mathematical Methods in Program Development. Springer, 1997.
- D. Gries and F.B. Schneider. A Logical Approach to Discrete Math. Springer-Verlag, 1993.
- S. Rudeanu. Sets and Ordered Structures. Bentham Science Publishers, 2012.
- J.L.A. van de Snepscheut. On lattice theory and program semantics. Technical Report CS-TR-93-19, Caltech, Pasadena, California, USA, 1993.
- G. Tourlakis. Lectures in Logic and Set Theory Vol. 1: Mathematical Logic. Cambridge University Press, 2003.
- G. Tourlakis. Lectures in Logic and Set Theory Vol. 2: Set Theory. Cambridge University Press, 2003.
- G. Tourlakis. Mathematical Logic. John Wiley & Sons, 2008.
- https://ncatlab.org/nlab/show/semilattice
parameterized infimumとparameterized supremum
定理 (parameterized infimumとparameterized supremum)
と
と
を全てposetとする。
,
.
に対するinfimum operatorを
と書くとき、
に対するinfimum operatorを
と書く。
また、に対するsupremum operatorを
と書くとき、
に対するsupremum operatorを
と書く。
証明
任意のと
に対し:
![]()
{ lifting, twice }
![]()
{
-definition }
![]()
{ lifting, twice }
![]()
{
is a Galois connection +
}
![]()
{ ●
}
.
supremumに関しても同様。
∎
また、とすれば、
並びに
より、
,
.
定理 (distributivity)
,
.
証明
任意のに対し:
![]()
{
-definition }
![]()
{
-definition }
![]()
{
-definition }
![]()
{ (
/
)-distributivity }
![]()
{
-definition, twice }
![]()
{
-definition }
.
supremumに関しても同様。
∎
特にの時、idempotencyにより、
,
.
参考文献
- C.J. Aarts, R. C. Backhouse, P. Hoogendijk, T.S. Voermans, and J. van der Woude. A relational theory of datatypes. Unpublished.
- R.C. Backhouse. Mathematics of Program Construction. Unpublished.
- R. Bird and O. de Moor. Algebra of Programming. Series in Computer Science. Prentice-Hall, 1997.
- B.A. Davey and H.A. Priestley. Introduction to Lattices and Order. Cambridge University Press, 2002.
- V.K. Garg. Introduction to lattice theory with computer science applications. John Wiley & Sons, 2015.
- D. Gries. Foundations for Calculational Logic. In M. Broy, B. Schieder, eds., Mathematical Methods in Program Development. Springer, 1997.
- D. Gries and F.B. Schneider. A Logical Approach to Discrete Math. Springer-Verlag, 1993.
- S. Rudeanu. Sets and Ordered Structures. Bentham Science Publishers, 2012.
- J.L.A. van de Snepscheut. On lattice theory and program semantics. Technical Report CS-TR-93-19, Caltech, Pasadena, California, USA, 1993.
- G. Tourlakis. Lectures in Logic and Set Theory Vol. 1: Mathematical Logic. Cambridge University Press, 2003.
- G. Tourlakis. Lectures in Logic and Set Theory Vol. 2: Set Theory. Cambridge University Press, 2003.
- G. Tourlakis. Mathematical Logic. John Wiley & Sons, 2008.
- https://ncatlab.org/nlab/show/semilattice
pseudosemilatticeとcopseudosemilattice
定義 (pseudosemilatticeとcopseudosemilattice)
,
where
.
に対し、
を
、
を
と書く。
定理 (idempotency)
,
.
証明
任意のに対し:
![]()
{
-definition }
![]()
{
-definition }
![]()
{
}
.
従ってindirect equalityにより。
supremumに関しても同様。
∎
特に、なので、
,
.
定理 (associativity)
,
.
証明
を仮定し、任意の
に対し:
![]()
{
-definition }
![]()
{
-definition }
![]()
{
-definition }
![]()
{
-definition }
.
supremumに関しても同様。
∎
定理 (commutativity)
,
.
証明
を仮定し、任意の
に対し:
![]()
{
-definition }
![]()
{
-commutativity }
![]()
{
-definition }
![]()
supremumに関しても同様。
∎
定理 (consistency)
,
.
証明
に対し:
![]()
{ indirect equality }
![]()
{
-definition }
![]()
{
-definition }
![]()
{ indirect inequality }
![]()
supremumに関しても同様。
∎
参考文献
- C.J. Aarts, R. C. Backhouse, P. Hoogendijk, T.S. Voermans, and J. van der Woude. A relational theory of datatypes. Unpublished.
- R.C. Backhouse. Mathematics of Program Construction. Unpublished.
- R. Bird and O. de Moor. Algebra of Programming. Series in Computer Science. Prentice-Hall, 1997.
- B.A. Davey and H.A. Priestley. Introduction to Lattices and Order. Cambridge University Press, 2002.
- V.K. Garg. Introduction to lattice theory with computer science applications. John Wiley & Sons, 2015.
- D. Gries. Foundations for Calculational Logic. In M. Broy, B. Schieder, eds., Mathematical Methods in Program Development. Springer, 1997.
- D. Gries and F.B. Schneider. A Logical Approach to Discrete Math. Springer-Verlag, 1993.
- S. Rudeanu. Sets and Ordered Structures. Bentham Science Publishers, 2012.
- J.L.A. van de Snepscheut. On lattice theory and program semantics. Technical Report CS-TR-93-19, Caltech, Pasadena, California, USA, 1993.
- G. Tourlakis. Lectures in Logic and Set Theory Vol. 1: Mathematical Logic. Cambridge University Press, 2003.
- G. Tourlakis. Lectures in Logic and Set Theory Vol. 2: Set Theory. Cambridge University Press, 2003.
- https://ncatlab.org/nlab/show/semilattice
infとsup
定義 (infimumとsupremum)
と
を共にposetとする。
Binary relation と
をそれぞれ
,
where
![]()
で定義し、を
、
を
と読む。
定理 (infimumとsupremumの一意性)
.
証明
を仮定する。
任意のに対し:
![]()
{
-definition }
![]()
{
-definition }
.
よって、indirect equalityにより。
supremumに関しても同様。
∎
定理 (infimumとsupremumの伝統的定義)
、
とすると、
,
.
証明
(
):
infimumとsupremumの定義におけるとして
を取れば直ちに導かれる。
(
):
任意のに対し:
![]()
{ assumption:
+
-transitivity }
![]()
{
}
.
supremumに関しても同様。
∎
定義 (completenessとcocompleteness)
と
を共にposetとする。
,
,
,
.
定理 (completenessとcocompleteness)
と
を共にposetとする。
,
.
証明
![]()
{ definition }
![]()
{ axiom of choice }
![]()
{
-definition }
![]()
{ definition }
.
cocompletenessに関しても同様。
∎
参考文献
- C.J. Aarts, R. C. Backhouse, P. Hoogendijk, T.S. Voermans, and J. van der Woude. A relational theory of datatypes. Unpublished.
- R.C. Backhouse. Mathematics of Program Construction. Unpublished.
- R. Bird and O. de Moor. Algebra of Programming. Series in Computer Science. Prentice-Hall, 1997.
- B.A. Davey and H.A. Priestley. Introduction to Lattices and Order. Cambridge University Press, 2002.
- D. Gries. Foundations for Calculational Logic. In M. Broy, B. Schieder, eds., Mathematical Methods in Program Development. Springer, 1997.
- D. Gries and F.B. Schneider. A Logical Approach to Discrete Math. Springer-Verlag, 1993.
- S. Rudeanu. Sets and Ordered Structures. Bentham Science Publishers, 2012.
- G. Tourlakis. Lectures in Logic and Set Theory Vol. 1: Mathematical Logic. Cambridge University Press, 2003.
- G. Tourlakis. Lectures in Logic and Set Theory Vol. 2: Set Theory. Cambridge University Press, 2003.
Galois connectionのいくつかの同値な定義
以下、と
を共にposetとする。
定義 (Galois connection)
定理 (Cancellation)
証明
定義内のと
としてそれぞれ
と
を取れば直ちに導かれる。∎
定義 (Poset of monotonic functions)
定理 (Galois connectionの別の定義)
証明
:
Cancellationによりと
が成り立つので、後は
と
が共にmonotonicであることを言えば良い。
任意のに対し:
![]()
{
}
![]()
{ cancellation:
+
-transitivity }
![]()
同様に、任意のに対し:
![]()
{
}
![]()
{ cancellation:
+
-transitivity }
![]()
:
任意のと
に対し:
![]()
{
}
![]()
{ cancellation +
-transitivity }
![]()
{
}
![]()
{ cancellation +
-transitivity }
![]()
∎
定理 (Galois connectionの別の定義)
証明
なので、
を示せば良い。
任意のと
に対し:
![]()
{ assumption:
}
![]()
{ assumption:
+
-transitivity }
![]()
∎
定理 (Galois connectionの別の定義)
証明
先の定理と同様。∎
補足
RHSにおいて、
![]()
{ informally }
![]()
参考文献
- R.C. Backhouse. Mathematics of Program Construction, Unpublished.
- R. Bird and O. de Moor. Algebra of Programming. Series in Computer Science. Prentice-Hall, 1997.
- B.A. Davey and H.A. Priestley. Introduction to Lattices and Order. Cambridge University Press, 2002.
- D. Gries and F.B. Schneider. A Logical Approach to Discrete Math. Springer-Verlag, 1993.
- S. Rudeanu. Sets and Ordered Structures. Bentham Science Publishers, 2012.
*1:right hand side