Objet final dans Ens

Bonjour,

M'initiant à la théorie des catégories, je bute sur la compréhension de l'objet final dans Ens.

Si j'ai bien compris,
- l'objet initial de la catégorie des ensembles Ens est l'ensemble vide car ce dernier, appartenant à tout ensemble E (E pris comme élément de Ens), permet un application injective "ensemble vide" -> E qq. soit E
- les objets finals sont les singletons F de Ens puisque pour chacun on a Id, application injective de F vers F.

Ma question : le singleton est-il objet final
1°) de la catégorie des ensembles Ens,
ou seulement
2°) de la sous-catégorie des singletons de Ens.

Si c'est dans le cas 2°), cela voudrait-il dire qu'il n'y a pas d'objet final dans Ens ?

Réponses

  • C'est un objet final de Ens: pour tout ensemble $E$, il existe exactement une application $E\to \{*\}$ : $e\mapsto *$.
  • Tu devrais réécrire les définitions (ce n'est pas très long) de ta question, il n'y a rien à "comprendre" en sous-main, tout est dit dans les définition de catégorie, de ENS et de "objet final".
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • L'objet final n'est défini qu'à isomorphisme unique près (et il n'y a bien une et une seule bijection d'un singleton dans un autre singleton).
  • Bonjour,
    l'objet initial de la catégorie des ensembles Ens est l'ensemble vide car ce dernier, appartenant à tout ensemble E

    Tu en es certain ?

    Cordialement,

    Thieery
    Le chat ouvrit les yeux, le soleil y entra. Le chat ferma les yeux, le soleil y resta. Voilà pourquoi le soir, quand le chat se réveille, j'aperçois dans le noir deux morceaux de soleil. (Maurice Carême).
  • Merci pour vos remarques. J'essaie de reformuler ce que j'ai compris ?

    Soient deux ensembles E1 = {a, b} et E2 = {c, d}, éléments de la catégorie Ens

    Si je comprends (?), on prend pour E1 l'application telle que, par exemple, a -> u et b -> u qui à E1 fait correspondre le singleton {u}
    idem pour E2 : c -> v et d -> v qui à E2 fait correspondre le singleton {v}.

    Les singletons {u} et {v}, étant isomorphes, on les note {*}
    L'objet final de Ens est alors la sous-catégorie, notée {*}, des singletons de Ens.

    Est-ce que ça tient ?
  • Thierry Poma t'a posé une question très pertinente, dommage que tu n'y aies pas répondu.
    Pachat a écrit:
    L'objet final de Ens est alors la sous-catégorie, notée {*}, des singletons de Ens.

    Pour moi, ça n'a aucun sens.

    Je te suggère la chose suivante: à chaque fois que tu lis "l'objet final", tu remplaces par "un objet final": tes difficultés devraient disparaître.
  • Merci de vos questions et remarques

    Thierry POMA écrivait : http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?16,2015374,2015594#msg-2015594
    [Inutile de recopier un message présent sur le forum. Un lien suffit. AD]
    Là, je me suis effectivement mal exprimé : je voulais dire est inclus.
    Alors on a naturellement. qu'une et une seule flèche de l'ensemble vide vers E.

    Revenons à l'objet final : si j'ai E = { a, b, c } et le singleton S= { d }, comment est-ce que je construis la seule et unique flèche de E vers S ?
    Est-ce f telle que f(a) = d, f(b) = d, f'c) = d ?
    Dans ce cas, on dit que S est final parce que je ne peux avoir une flèche de S vers E, puisqu'il faudrait qu'à d je fasse correspondre plusieurs éléments de E.
  • Bonjour Pachat,

    Avant de t'intéresser à la notion d'objet final, il faudrait que tu aies les idées claires sur ce qu'est une application de $A$ dans $B$ (une flèche dans la catégorie des ensembles). Ça n'a pas l'air d'être le cas, d'après la dernière phrase du message précédent.
  • Bonjour GaBuZoMeu
    Justement, ma dernière phrase dit que ce n'est pas possible, qu'on ne peut pas avoir à la fois f(d) = a, f(d) = b, f(d) = c, sinon f ne serait pas une application.
    Et que c'est à ce titre que le singleton S = { d } est bien un objet final.
    Ce n'est pas correct ?
  • je ne peux avoir une flèche de S. vers E
    Tu peux en avoir une, il y en a en fait trois.
    Dire qu'un singleton $S$ est un objet terminal dans la catégorie des ensembles, c'est dire que pour tout ensemble $E$ il y a une et une seule application de $E$ dans $S$.
    Ça ne dit absolument rien des applications de $S$ dans $E$.

    Dans la catégorie des espaces vectoriels sur un corps $k$, l'espace vectoriel nul est un objet terminal. Et pour tout $k$-espace vectoriel $E$, il y a une unique flèche $\{0\}\to K$.

    Dans la catégorie des anneaux, l'anneau trivial (où $0=1$) est un objet terminal. Et si $A$ est un anneau non trivial, il n'y a aucune flèche de l'anneau trivial dans $A$.
  • GaBuZoMeu écrivait:
    >
    je ne peux avoir une flèche de S. vers E
    > Tu peux en avoir une, il y en a en fait trois. Dire qu'un singleton $S$ est un objet terminal
    > dans la catégorie des ensembles, c'est dire que pour tout ensemble $E$ il y a une et une seule
    > application de $E$ dans $S$. Ça ne dit absolument rien des applications de $S$ dans $E$.

    D'accord : il y a f(d) = a, g(d) = b, h(d) = c.

    > Et pour tout $k$-espace vectoriel $E$, il y a une unique flèche $\{0\}\to K$.

    Est-ce que ça ne dit pas que { 0 } est aussi un objet initial ?

    > Dans la catégorie des anneaux, l'anneau trivial (où $0=1$) est un objet terminal. Et si $A$ est
    > un anneau non trivial, il n'y a aucune flèche de l'anneau trivial dans $A$.

    $A$ n'aurait donc pas d'objet initial ?
  • Oui, l'espace vectoriel nul est aussi un objet initial de la catégorie des $k$-espaces vectoriels.
    $A$ n'aurait donc pas d'objet initial ?
    Franchement, as-tu réfléchi avant d'écrire ça ?
  • GaBuZoMeu
    En réfléchissant, il y a $Z$.

    [Inutile de reproduire le message précédent. AD]
  • Bonjour Pachat,

    Ne confondrais-tu pas une catégorie et ses objets ?
    EDIT : On parle d'un objet final d'une catégorie, pas d'un objet final d'un autre objet.
  • Philippe Malot
    C'est exactement le problème dont j'essaie de me sortir.

    [Inutile de reproduire le message précédent. AD]
  • Faisons le point.

    Ens, catégorie des ensembles munis des applications d'un ensemble vers un autre ensemble (ou lui-même).

    L'ensemble vide { 0 } est l'objet initial puisqu'il existe une et une seule application de { 0 } vers tout ensemble E de Ens : { 0 }->E
    Cette application vérifie bien qu' "à tout élément de { 0 } correspond un élément de E".
    { 0 } n'ayant pas d'élément, on appelle cette application l'application vide.

    Tout singleton S { x } est un objet terminal de Ens car à tout élément E de Ens, correspond une et une seule application de E vers S. Cette application est celle qui à tout élément de E fait correspondre l'élément x de S : E->{ x }

    Ai-je mieux compris ?
  • Bonjour Pachat,

    Tu as un sérieux problème, qui n'est pas totalement imputable aux catégories, mais aux théories des ensembles. L'ensemble vide se note $\emptyset$, voire parfois $\{\}$. Je vais revenir sur tout çà.

    Cordialement,

    Thierry
    Le chat ouvrit les yeux, le soleil y entra. Le chat ferma les yeux, le soleil y resta. Voilà pourquoi le soir, quand le chat se réveille, j'aperçois dans le noir deux morceaux de soleil. (Maurice Carême).
  • Oui, tu as compris, mais ta notation pour l'ensemble vide n'est pas la bonne. Ecrit comme tu le fais, ton "ensemble vide" a un élément ($0$). Tu peux l'écrire $\{\}$ si tu veux (si tu tiens à utiliser des accolades) ou $\emptyset$ (ou encore $\varnothing$, mais j'aime moins)
  • Merci pour ta réponse.

    Y a-t-il quelque part un guide simple sur le codage des notations mathématiques dans le forum ?

    Lors de l'envoi un "plantage système" disait qu'il y avait mélange de codages
  • Il est possible de définir la notion d'application de différentes manières. Pour une fois, je vais changer mon registre. Étant donné des ensembles $A$ et $B$, l'on appelle application de $A$ dans $B$, un ensemble (car il s'agit bien d'un ensemble), que je note $f$, vérifiant l'assertion :\[f\in\mathfrak{P}(A\times{}B)\mbox{ et }(\forall\,x)(\forall\,u)(\forall\,v)\left((x,\,u)\in{f}\mbox{ et }(x,\,v)\in{f}\Rightarrow{u=v}\right)\mbox{ et }(\forall\,x)\left(x\in{A}\Rightarrow(\exists\,y)((x,\,y)\in{f})\right)\]Si $A=\{\}$, tu constates que ton assertion est vérifiée, quel que soit l'ensemble $B$. En revanche, si $B=\{\}$, ton assertion n'est vérifiée que si $A=\{\}$. Dans le cas contraire, il n'existe pas d'application d'un ensemble non vide dans $\{\}$. Vois-tu ?
    Le chat ouvrit les yeux, le soleil y entra. Le chat ferma les yeux, le soleil y resta. Voilà pourquoi le soir, quand le chat se réveille, j'aperçois dans le noir deux morceaux de soleil. (Maurice Carême).
  • Dans la catégorie $\mbox{Ens}$, une application est donc un $\mbox{Ens}$-objet qui, lorsqu'il vérifie l'assertion susmentionnée, fait de lui un $\mbox{Ens}$-morphisme.
    Le chat ouvrit les yeux, le soleil y entra. Le chat ferma les yeux, le soleil y resta. Voilà pourquoi le soir, quand le chat se réveille, j'aperçois dans le noir deux morceaux de soleil. (Maurice Carême).
  • Pour écrire en LaTeX, tu mets ton code entre symboles dollar.
    Par exemple, pour écrire $\emptyset$, j'ai écrit "dollar \emptyset dollar" (en remplaçant le mot dollar par le symbole)
  • > il n'existe pas d'application d'un ensemble non vide dans $\{\}$
    tout à fait d'accord.
    Ce serait un raison suffisante pour que $\{\}$ ne puisse être un objet terminal.

    Grâce aux indications d'écritures, je peux donc écrire ceci :
    $\emptyset$ ou mieux, $\{\}$ est un objet initial,
    mais {$\emptyset$} ou mieux $\{\{\}\}$, ensemble des parties de $\{\}$ est un singleton, et donc à ce titre, un objet terminal.

    C'est correct ?
  • @Pachat : soit $\mathbf{x}$ un $\mbox{Ens}$-objet. Pourquoi le $\mbox{Ens}$-objet $\{\mathbf{x}\}$ ne peut-il en aucun cas être initial ? En espérant ne pas avoir une réponse dans six semaines.
    Le chat ouvrit les yeux, le soleil y entra. Le chat ferma les yeux, le soleil y resta. Voilà pourquoi le soir, quand le chat se réveille, j'aperçois dans le noir deux morceaux de soleil. (Maurice Carême).
  • Effectivement, $\{\{\}\}$ est un $\mbox{Ens}$-objet terminal. Pourquoi ? Tu sembles en douter.
    Le chat ouvrit les yeux, le soleil y entra. Le chat ferma les yeux, le soleil y resta. Voilà pourquoi le soir, quand le chat se réveille, j'aperçois dans le noir deux morceaux de soleil. (Maurice Carême).
  • Pour la raison que tu as donné plus haut :
    si un ensemble n'est pas vide, il ne peut y avoir d'application de cet ensemble vers l'ensemble vide.

    Donc, un ensemble source qui contient au moins un élément ne vérifie pas " qu'il existe une (et une seule) application vers tout élément de Ens " : la cible {}, élément de Ens, empêche en effet que la proposition soit vérifiée.
  • Tu ne réponds pas correctement à ceci, je suis désolé. Oublions un instant l'ensemble vide, veux-tu ?
    Le chat ouvrit les yeux, le soleil y entra. Le chat ferma les yeux, le soleil y resta. Voilà pourquoi le soir, quand le chat se réveille, j'aperçois dans le noir deux morceaux de soleil. (Maurice Carême).
  • Thierry POMA écrivait : http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?16,2015374,2022390#msg-2022390
    [Inutile de recopier l’antépénultième message. Un lien suffit. AD]

    Je n'en doute pas : je trouve simplement intéressant qu'à passer à l'ensemble des parties, on passe de l'initial au terminal comme du 0 au 1 (Von Neumann ou Frege)
  • Thierry POMA écrivait : http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?16,2015374,2022394#msg-2022394
    [Inutile de recopier l'avant dernier message. Un lien suffit. AD]

    Alors, plus simplement, si E = { a, b } et S = { x }, il y 2 applications de S vers E f : x-> a et g : x-> b.
    L'application n'étant pas unique, S ne peut être un objet initial.

    Ceci dit, ma réponse avec l'ensemble vide me semble correcte.
  • @Pachat :

    Pour ceci : soit $A$ un $\mbox{Ens}$-objet distinct de $\{\}$. Comme tu l'a indiqué,\[f\in\mathfrak{P}(A\times{}\{\})\mbox{ et }(\forall\,x)(\forall\,u)(\forall\,v)\left((x,\,u)\in{f}\mbox{ et }(x,\,v)\in{f}\Rightarrow{u=v}\right)\mbox{ et }(\forall\,x)\left(x\in{A}\Rightarrow(\exists\,y)((x,\,y)\in{f})\right)\]n'est pas vérifiée, ne serait qu'en raison du fait que $f=\{\}$, de sorte que l'on ne peut avoir $(\forall\,x)\left(x\in{A}\Rightarrow(\exists\,y)((x,\,y)\in{f})\right)$. Donc, $\mbox{Hom}_{\mbox{Ens}}\left(A,\,\{\}\right)=\{\}$.

    Pour ceci : tu viens de prouver (sic) que, si $B$ est un $\mbox{Ens}$-objet distinct d'un singleton, alors $\mbox{Hom}_{\mbox{Ens}}\left(\{\mathbf{x}\},\,B\right)$ ne se réduit pas à un singleton, ce qui prouve que $\{\mathbf{x}\}$ n'est pas un $\mbox{Ens}$-objet initial.

    En revanche, je ne vois pas ta réponse avec l'ensemble vide qui te semble correcte. Peut-être est-ce dû à la fatigue.
    Le chat ouvrit les yeux, le soleil y entra. Le chat ferma les yeux, le soleil y resta. Voilà pourquoi le soir, quand le chat se réveille, j'aperçois dans le noir deux morceaux de soleil. (Maurice Carême).
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