この章では、第2部で学んだ「条件(If)」と第3部で学んだ「範囲(Quantifiers)」を統合し、集合間の**関係(Relation)と写像(Map/Function)**を厳密に定義します。これが、圏論への入り口となります。
1. 関係(Relation):論理の二項演算
集合論において、関係 は、要素 と の間の「つながり」を論理命題として捉えます。
数学英語では、この関係性を記述するために以下の表現が頻出します。
- Related to: is related to via .
- Depends on: depends on .
- Corresponds to: corresponds to .
【重要】同値関係(Equivalence Relation)の定義
関係 が同値関係であることは、以下の三つの論理条件が満たされることとして定義されます。
- Reflexivity (反射律): .
- “Every element is related to itself.”
- Symmetry (対称性): .
- “If is related to , then is related to .”
- Transitivity (推移律): .
- “If is related to and is related to , then is related to .“
2. 写像(Function/Map):関係の特殊化
写像 は、関係 の特殊なケースです。各 に対して、ただ一つの が対応します。
数学英語における「写像」の定義表現は非常に定型化されています。
- Let be a function.
- For each , let denote the unique element in such that…
- The map sends to .
3. 圏論への橋渡し:要素なしの写像
集合論では、写像は「要素の対応」として定義されます。しかし、圏論では要素(Element)を直接扱うことなく、写像(Morphism)の性質だけで対象(Object)を定義します。
これをYonedaの補題の精神で説明します。
“An object is determined by its relationships with other objects.”
(対象は、他の対象との関係性によって決定される。)
集合論では ( は の要素)と言いますが、圏論では 自体を、 への射の集まりとして捉えます。