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リントン/ローヴェア・モナド構成の明示公式

リントンの定理」より:

スケマティックなリントンの代数-モデル対応定理を完全に記述したいと、以前から思ってはいるのですが、そのめんどくささに気力が萎えてしまうのですよ。しかしまー、ちょびちょびと準備を重ねて、いつか完全な記述を完成させたいですね。

リントンの定理(「リントンの定理: 概要、実例、注意事項」も参照)を構成する個々のビルディングブロックは、小学校で習う事やプログラマーなら誰でも知っているような事です。それらの簡単なビルディングブロックが大量にあり、コツコツと積み重ねていくことは、なかなかに大変な作業となるのです。

この記事で、指標からリントン/ローヴェア・モナド(「リントンの定理: 概要、実例、注意事項」を参照)を構成するための、具体的な表示を与える公式〈明示公式 | explicit formula〉をメモしておきます。ただし、後述の明示公式には曖昧な部分があり、クリスタル・クリアってわけではないです。余極限やコエンドを使うと、もう少しカッコよくなるかも知れません、そこらへんも整理できてません。まだまだ改善の余地はあります。$`
\newcommand{\cat}[1]{ \mathcal{#1} }
\newcommand{\mbf}[1]{ \mathbf{#1} }
\newcommand{\mrm}[1]{ \mathrm{#1} }
\newcommand{\msf}[1]{\mathsf{#1}}
\newcommand{\msc}[1]{\mathscr{#1}}
\newcommand{\mbb}[1]{\mathbb{#1}}
%\newcommand{\o}[1]{ \overline{#1} }
\newcommand{\u}[1]{ \underline{#1} }
%\newcommand{\id}{ \mathrm{id} }
\newcommand{\In}{ \text{ in }}
%\newcommand{\On}{ \text{ on }}
%\newcommand{\Iff}{ \Leftrightarrow }
%\newcommand{\Imp}{ \Rightarrow }
%\newcommand{\op}{ \mathrm{op}}
\newcommand{\hyp}{\text{-} }
\newcommand{\H}{\text{-} }
%\newcommand{\twoto}{\Rightarrow }
`$

内容:

モナドの書き方

ここでは、記号の乱用を使わずに、モナド $`M`$ を、次のように書きます。

$`\quad M = (\u{M}, \mu_M, \eta_M)/\cat{C}`$

$`\u{M}`$ はモナドの台関手〈underlying functor〉で、圏 $`\cat{C}`$ 上の自己関手です。

$`\quad \u{M} : \cat{C} \to \cat{C} \In \mbf{CAT}`$

台関手の対象パート〈object part〉は次のような写像〈関数〉になります。

$`\quad \u{M}_\mrm{obj} : |\cat{C}| \to |\cat{C}| \In \mbf{SET}`$

色達の集合を特定したP-バンドル

$`P\H\mbf{Bun}`$ は、$`P`$-バンドル達の圏(「一般化ハイパーグラフ → P-バンドル、P-ファミリー」参照)だとします。単に $`\mbf{Bun}`$ と書いたらそれは、(集合のあいだの)バンドル達の圏(「アロー圏 = バンドルの圏」参照)です。$`\mbf{Bun}[B]`$ は、ベース集合が $`B`$ であるバンドル達とベースパートが $`B`$ の恒等射であるバンドル射達の圏です。

$`P\H\mbf{Bun}_C`$ は、色達の集合〈set of colors〉が $`C`$ である$`P`$-バンドル達の圏です。次が成立します。

$`\quad P\H\mbf{Bun}_C = \mbf{Bun}[P(C)] \In \mbf{CAT}`$

指標に対するリントン/ローヴェア・モナド

$`\Sigma`$ が指標だとします。スケマティック〈絵図的な〉な定式化では、$`\Sigma`$ は描画のためのツールバッグ〈toolbag for drawing〉(「ストリング図、ストリング図動画が“使える”とは?」参照)です。$`\Sigma`$ のソート達(「ソート」と「色」は同義語)は $`C`$ の部分集合で、$`\Sigma`$ のオペレーション(の名前・記号)のプロファイル達は $`P(C)`$ の部分集合になっているとします。この条件を満たす指標達の圏は $`P\H\mbf{Sign}_C`$ と書きます。

$`\quad \Sigma \in |P\H\mbf{Sign}_C|`$

指標〈ツールバッグ〉$`\Sigma`$ に対応するリントン/ローヴェア・モナドを $`\mbb{L}_\Sigma`$ とします。

$`\quad \mbb{L}_\Sigma = (\u{\mbb{L}_\Sigma}, \mu_{\mbb{L}_\Sigma}, \eta_{\mbb{L}_\Sigma} )/ P\H\mbf{Bun}_C`$

リントン/ローヴェア・モナドを $`\mbb{L}_\Sigma`$ の基礎圏*1は $`P\H\mbf{Bun}_C`$ なので、台関手は次のような自己関手です。

$`\quad \u{\mbb{L}_\Sigma} : P\H\mbf{Bun}_C \to P\H\mbf{Bun}_C \In \mbf{CAT}`$

台関手の対象パートの明示公式

リントン/ローヴェア・モナド $`\mbb{L}_\Sigma`$ の台関手 $`\u{\mbb{L}_\Sigma}`$ の対象パート $`(\u{\mbb{L}_\Sigma})_\mrm{obj}`$ を具体的に与える明示公式は、おそらく次のようでしょう。

$`\text{For }P : \mbf{Set} \to \mbf{Set} \In \mbf{CAT}\\
\text{For }C \in |\mbf{Set}| \\
\text{For }\Sigma \in |P\H\mbf{Sign}_C| \\
\quad (\u{\mbb{L}_\Sigma})_\mrm{obj} :=
\lambda\, X\in |P\H\mbf{Bun}_C |.\,\Phi(X) \\
\quad \text{where }\: \Phi(X) := \\
\qquad {\displaystyle\int_{P(C)}}
\lambda\, A\in P(C).(\\
\qquad\qquad \left({\displaystyle\sum_{H\in |P\H\mbf{Bun}^\mrm{fin}_C| }}
\mrm{Templ}^\Sigma_X(H, A) \times P\H\mbf{Bun}_C(H, X)
\right)/\sim\\
\qquad\qquad )
`$

ここで:

上記の明示公式は、台関手の対象パートしか記述してないので、射パートの明示公式も必要です。そして、モナド乗法 $`\mu_{\mbb{L}_\Sigma}`$ とモナド単位 $`\eta_{\mbb{L}_\Sigma}`$ を与える明示公式も必要です。

*1:最近の用語法だと「ルート圏〈root category〉」と呼ぶべきかも知れません。




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