Инъективным объектом категории называется объект
такой, что для любых двух морфизмов , , где – произвольные объекты, а – мономорфизм, существует морфизм такой, что .Инъективные объекты играют важную роль в построениях гомологической алгебры. В естественных алгебраических категориях инъективными объектами оказываются алгебры, важность которых была обнаружена до введения самого понятия категории и инъективного объекта. Например, полные абелевы группы, алгебраически замкнутые поля, вещественно замкнутые поля являются в точности инъективными объектами в подходящих естественных категориях.
Предложение 7. В категории
не существует нетривиальных инъективных объектов.Нумерованное множество
, где – одноэлементное множество, очевидно, является инъективным объектом. Нетривиальность означает, что нумерованное множество содержит, по крайней мере, два элемента. Предположим противное. Пусть – инъективный объект в и . Пусть таково, что не m – сводится к , , где и определены так:Тождественное отображение
будет морфизмом из в . Действительно, пусть , тогда функциятакова, что
и .Итак,
– морфизм. Кроме того, – мономорфизм (а также и эпиморфизм). Определим отображение так: . Как и выше, легко показать, что – морфизм из в . Так как – инъективный объект, то существует морфизм такой, что , но так как , то . Следовательно, отображение является морфизмом в , т.е. существует функция такая, чтоДля этой функции имеем: если
, то и , следовательно, и ; если , то и и , . Следовательно,Функция
– сводит к , что противоречит выбору . Получаем противоречие.Не намного лучше дело обстоит и с двойственным понятием проективного объекта. Объект
категории называется проективным, если для любых двух объектов и и любого эпиморфизма и любого морфизма существует морфизм такой, что .Предложение 8. Нумерованное множество
является проективным в категории тогда и только тогда, когда конечно, – разрешимая нумерация .Действительно, пусть
, а – разрешимая нумерация ; ); тогда , – рекурсивные множества. Пусть и – произвольные нумерованные множества, – эпиморфизм, а – произвольный морфизм. Из того, что , и существования морфизма следует, что . Тогда и . Пусть ; пусть . Существование элементов следует из тог, что – отображение на . Пусть – отображение из в , определенное так: . Покажем, что – морфизм. Пусть таковы, что . Определим функцию так: