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natural-transformations

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更新于 10-16 07:51

技能介绍

用途

该技能用于处理范畴论中的自然变换(natural transformations)问题。当你在范畴论中遇到 natural-transformations 相关问题时,可使用本技能。

主要能力

技能以决策树形式组织,覆盖以下内容:

验证自然性

eta: F => G 是函子 F, G: C -> D 之间的自然变换。对 C 中每个 f: A -> B,下图交换:

G(f) . eta_A = eta_B . F(f)

Lean 4 写法:

theorem nat : η.app B ≫ G.map f = F.map f ≫ η.app A := η.naturality

分量分析

eta_A: F(A) -> G(A) 对每个对象 A 成立。每个分量是目标范畴 D 中的态射。

Lean 4 写法:

def η : F ⟶ G where app := fun X => ...

自然同构

每个分量 eta_A 都是同构,则函子 F 与 G 自然同构。记号:F ≅ G(Mathlib 中为 NatIso)。

函子范畴

[C, D] 以函子为对象,以自然变换为态射。

垂直复合:Lean 4 CategoryTheory.NatTrans.vcomp

水平复合:CategoryTheory.NatTrans.hcomp

米田引理应用

Nat(Hom(A, -), F) ~ F(A) 关于 A 自然。

Lean 4:CategoryTheory.yonedaEquiv

将 C 完全嵌入 [C^op, Set]。

精确语法参见:.claude/skills/lean4-nat-trans/SKILL.md

使用方式

技能提供以下工具命令:

  • Lean4_Naturality

    Lean 4: theorem nat : η.app B ≫ G.map f = F.map f ≫ η.app A := η.naturality

  • Lean4_Nat_Trans

    Lean 4: def η : F ⟶ G where app := fun X => component_X

  • Lean4_Yoneda

    Lean 4: CategoryTheory.yonedaEquiv -- Yoneda lemma

  • Lean4_Build

    lake build # Compiler-in-the-loop verification

完整工具文档参见:.claude/skills/math-mode/SKILL.md

适用场景

适用于在 Lean 4 与 Mathlib 环境下进行范畴论中自然变换相关的证明、构造与验证工作,包括自然性证明、自然变换定义、自然同构判定、函子范畴中的复合操作以及米田引理的应用。

限制

关于该技能的具体收费、价格、支持平台、实际效果等事实,资料中暂未提供。