У Маклейна на стр. 108 есть следующая теорема:
Теорема 1. Пусть - некоторое сопряжение. Тогда: 1) функтор унивалентен, если и только если каждая компонента коединицы является эпиморфизмом; 2) функтор полон, если и только если каждая компонента является мономорфизмом и расщепляется. Как следствие, полон и унивалентен, если и только если каждая компонента является изоморфизмом . У меня легко получилось доказать пункт 1.
На всякий случай напишу прозрачно: есть 2 функтора
,
- левый сопряженный к
,
в свою очередь - правый сопряженный к
. Биекцию сопряжения обозначим буквой
.
Берем произвольный элемент
(я сразу же рисую симметричный ему элемент
). Берем 2 произвольные
различные стрелки
в категории
. Т.к.
унивалентен, значит
. Далее подключаем биекцию сопряжения:
Т.к. правые части разные (
ведь унивалентный), значит и
, что и доказывает эпиморфность
.
Примерно так же легко доказывается обратный факт, что из эпиморфности каждой компоненты коединицы следует унивалентность функтора
.
Далее я решил доказать пункт 2. Я был уверен, что все получится так же легко (т.к. доказывается если не двойственное, то по крайней мере на первый взгляд крайне подобное утверждение). Но не получается.
Как обычно, рисую 2 категории и сопряжение между ними. В категории
нарисована произвольная коединица
. Раз речь идет о мономорфности
, значит надо выбрать произвольную пару различный стрелок
. На этом моменте возникает первая проблема: а вдруг образ функтора
не совпадает с категорией
. Это значит, что эти 2 стрелки теоретически могут вообще не участвовать в сопряжении и я не представляю, как вообще можно тогда доказать что-либо с их участием. Ну ладно, пусть даже мы возьмем не какой-то
, а прямо элемент
, являющийся образом некоторого элемента
(и тогда стрелки примут вид
). Далее я на автомате подумал, что
раз функтор полон, значит стрелки
и
являются образами некоторых стрелок из категории
. Я сразу переименовал
и
на
и
(а
и
тогда - это теперь стрелки
из
. Разумеется,
. И теперь опять подключаем биекцию сопряжения:
Опять правые части различны, следовательно
что и доказывает теперь уже мономорфность
.
Но есть один нюанс. Я на автомате использовал полноту функтора
, а дана полнота функтора
! Про
вообще ничего не сказано, а значит это легкое и самое главное подобное первому пункту доказательство идет коту под хвост.
Таким образом, ситуация крайне странная. Сначала я подумал, что может быть есть опечатка и перепутаны либо единица с коединицей, либо функтор
с функтором
или что-то в таком роде. Но там дальше Маклейн уверенно использует эту формулировку, да и последнее предложение в самом фрагменте показывает, что опечатки нету.
Подскажите, где косяк. Точно ли формулировка корректная? И если корректная, как подступиться к доказательству (пока хочу доказать вслепую; в учебник смотрел, но там фигня какая-то непонятная, а я хочу свой способ довести до конца)