matemáticas

categoría

A category is a mathematical structure consisting of objects and morphisms that relate them.
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Descripción

Formalmente, una categoría consiste en una clase de objetos y, para cada par de objetos, un conjunto de morfismos (flechas que indican transformaciones permitidas) con una operación de composición. La composición es asociativa: si se aplican las flechas f, luego g y luego h, no importa si se agrupan como h después de (g después de f) o como (h después de g) después de f. Para cada objeto existe una flecha identidad que lo deja inalterado. La esencia de la teoría es ignorar la estructura interna de los objetos y concentrarse en las relaciones entre ellos, lo que proporciona un lenguaje universal para construir cosas como el producto de objetos (una forma de combinar dos objetos) o el colímite (una forma de unir información de varios objetos).

Historia

Las categorías surgieron en los trabajos de Samuel Eilenberg y Saunders Mac Lane (1942–1945) sobre la axiomatización de las transformaciones naturales en topología algebraica. En los años 1950–60, Alexander Grothendieck reformuló la geometría algebraica en lenguaje categórico e introdujo la noción de topos. William Lawvere desarrolló la lógica categórica. Desde los años 1980, las categorías se aplican activamente en ciencias de la computación (por ejemplo, mónadas en programación funcional). En el siglo XXI han aparecido aplicaciones en física cuántica (mecánica cuántica categórica) y teoría de tipos.

Cómo funciona

El funcionamiento se basa en los axiomas de composición y en las propiedades universales. Por ejemplo, el producto de dos objetos A y B en una categoría no se define mediante construcción, sino mediante una propiedad: es un objeto P junto con un par de proyecciones p₁: P→A, p₂: P→B, tal que para cualquier objeto X con morfismos f: X→A y g: X→B existe un único morfismo h: X→P que hace conmutar el diagrama. Esto permite demostrar teoremas sin referirse a los elementos de los objetos. El principio de dualidad (invertir todas las flechas) duplica la cantidad de enunciados demostrables.

En la práctica

Este enfoque facilita la transferencia de ideas entre distintas ramas de las matemáticas. En informática, las categorías se utilizan para la verificación estricta de tipos de programas, y en física, para modelar la computación cuántica.

Dato curioso

A la teoría de categorías a veces se la llama en broma “disparate abstracto” (abstract nonsense), subrayando su generalidad extrema que, sin embargo, ha proporcionado un fundamento riguroso a muchas áreas de las matemáticas.

Concept graph →

Fórmulas

$$w_1 a + w_2 b$$
Combines values with weights summing to one.
Qué hay en la fórmula
w_1variableweight for a — peso
avariablefirst value
w_2variableweight for b — peso
bvariablesecond value
f_{{nov-aug}}(x)=w*f(x)+(1-w)*ρ(x,a) · 2607.00761
$$\mathrm{Var}(X + Y) = \mathrm{Var}(X) + \mathrm{Var}(Y)$$
Variance of sum equals sum of variances for independent variables.
Qué hay en la fórmula
Xvariablefirst random variable — variable aleatoria
Yvariablesecond random variable — variable aleatoria
Var(X)variablevariance of X — varianza
Var(Y)variablevariance of Y — varianza
Var(X+Y)variablevariance of the sum X+Y — varianza
{var}(ω)={var}(e_{n_1}^{m+q_1})+{var}(e_{n_2}^{m+q_2}) · 2505.02040v2
$$\pi_1(U) \cong (\mathbb{Z}/2\mathbb{Z})^r$$
The fundamental group of an open set is isomorphic to a product of r copies of Z/2Z.
Qué hay en la fórmula
Uvariableopen set (topological space) — topological space
rvariablenumber of independent Z/2Z factors — rank
π_1(u)\cong(\mathbb{z}/2\mathbb{z})^r · 2607.00337
$$|X| < \operatorname{cf}(\kappa)$$
The cardinality of a set is less than the cofinality of a cardinal.
Qué hay en la fórmula
Xvariablea set — set
κvariablea cardinal number — cardinal number
|X|operadorcardinality of the set X — cardinality
cf(κ)operadorcofinality of the cardinal κ — cofinality
|x|<\operatorname{cf}(\mathfrak{c}) · 2607.01068

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