Es seien
C
;
D
{\displaystyle {\mathcal {C}};{\mathcal {D}}}
Kategorien ,
C
o
p
{\displaystyle {\mathcal {C}}^{\mathrm {op} }}
die zu
C
{\displaystyle {\mathcal {C}}}
duale Kategorie und schließlich
F
:
C
op
×
C
→
D
{\displaystyle F\colon {\mathcal {C}}^{\text{op}}\times {\mathcal {C}}\to {\mathcal {D}}}
ein Funktor .
Ein Ende von
F
{\displaystyle F}
ist ein Paar
(
E
;
π
)
{\displaystyle (E;\pi )}
,
bestehend aus einem Objekt
E
∈
Ob
(
D
)
{\displaystyle E\in \operatorname {Ob} ({\mathcal {D}})}
und einer
Ob
(
C
)
{\displaystyle \operatorname {Ob} ({\mathcal {C}})}
-indizierten Familie von Pfeilen
π
X
:
E
→
F
(
X
,
X
)
{\displaystyle \pi _{X}\colon E\to F(X,X)}
, Projektionen genannt, derart, dass für alle Objekte
X
,
Y
∈
Ob
(
C
)
{\displaystyle X,Y\in \operatorname {Ob} ({\mathcal {C}})}
und Morphismen
h
∈
C
(
X
,
Y
)
{\displaystyle h\in {\mathcal {C}}(X,Y)}
das Diagramm
E
→
π
X
F
(
X
,
X
)
π
Y
↓
↓
F
(
X
,
h
)
F
(
Y
,
Y
)
→
F
(
h
,
Y
)
F
(
X
,
Y
)
{\displaystyle {\begin{array}{ccc}\quad E&\xrightarrow {\quad \pi _{X}\quad } &\!F(X,X)\\\scriptstyle \pi _{Y}{\Big \downarrow }&&\quad {\Big \downarrow }\scriptstyle F(X,h)\\F(Y,Y)&{\xrightarrow[{F(h,Y)}]{}}&F(X,Y)\end{array}}}
kommutiert. (Kurz:
π
{\displaystyle \pi }
ist eine dinatürliche Transformation
Δ
E
→
F
{\displaystyle \Delta E\to F}
.)
Ein Ende ist zudem universell , das heißt für jedes alternative
E
′
{\displaystyle E'}
mit entsprechenden Projektionen
π
X
′
:
E
′
→
F
(
X
,
X
)
{\displaystyle \pi '_{X}\colon E'\to F(X,X)}
gibt es einen eindeutig bestimmten Pfeil
k
:
E
′
→
E
{\displaystyle k\colon E'\to E}
, sodass
π
X
∘
k
=
π
X
′
{\displaystyle \pi _{X}\circ k=\pi '_{X}}
für alle
X
∈
Ob
(
C
)
{\displaystyle X\in \operatorname {Ob} ({\mathcal {C}})}
gilt.
Eine gebräuchliche Schreibweise für ein Ende von
F
:
C
op
×
C
→
D
{\displaystyle F\colon {\mathcal {C}}^{\text{op}}\times {\mathcal {C}}\to {\mathcal {D}}}
ist
E
≅
∫
X
∈
C
F
(
X
,
X
)
{\displaystyle E\cong \int _{X\in {\mathcal {C}}}F(X,X)}
.
Für lokal kleine Kategorien
C
,
D
{\displaystyle {\mathcal {C}},{\mathcal {D}}}
seien Funktoren
F
,
G
:
C
→
D
{\displaystyle F,G\colon {\mathcal {C}}\to {\mathcal {D}}}
gegeben.
Die Menge der natürlichen Transformationen von
F
{\displaystyle F}
nach
G
{\displaystyle G}
ist nun gerade ein Ende des Funktors
T
:
C
op
×
C
→
S
e
t
{\displaystyle T\colon {\mathcal {C}}^{\text{op}}\times {\mathcal {C}}\to \mathbf {Set} }
, der durch
T
(
X
,
Y
)
=
D
(
F
X
,
G
Y
)
{\displaystyle T(X,Y)={\mathcal {D}}(FX,GY)}
erklärt ist, wobei
D
(
−
,
−
)
{\displaystyle {\mathcal {D}}(-,-)}
den Hom-Funktor von
D
{\displaystyle {\mathcal {D}}}
bezeichne.
Obiges Diagramm ist hier
E
→
π
X
D
(
F
X
,
G
X
)
π
Y
↓
↓
D
(
F
X
,
G
h
)
D
(
F
Y
,
G
Y
)
→
D
(
F
h
,
G
Y
)
D
(
F
X
,
G
Y
)
.
{\displaystyle {\begin{array}{ccc}\quad E&\xrightarrow {\quad \pi _{X}\quad } &\!{\mathcal {D}}(FX,GX)\\\scriptstyle \pi _{Y}{\Big \downarrow }&&\quad {\Big \downarrow }\scriptstyle {\mathcal {D}}(FX,Gh)\\{\mathcal {D}}(FY,GY)&{\xrightarrow[{{\mathcal {D}}(Fh,GY)}]{}}&{\mathcal {D}}(FX,GY).\end{array}}}
Die Projektionen des Endes ordnen jeder natürlichen Transformation
ψ
∈
E
{\displaystyle \psi \in E}
eine Komponente
ψ
X
=
π
X
(
ψ
)
∈
D
(
F
X
,
G
X
)
{\displaystyle \psi _{X}=\pi _{X}(\psi )\in {\mathcal {D}}(FX,GX)}
zu. Auf der Ebene der Elemente von
E
{\displaystyle E}
sagt das Diagramm also aus, dass für Komponenten
ψ
X
{\displaystyle \psi _{X}}
und
ψ
Y
{\displaystyle \psi _{Y}}
G
h
∘
ψ
X
=
ψ
Y
∘
F
h
{\displaystyle Gh\circ \psi _{X}=\psi _{Y}\circ Fh}
gilt. Die Universalität stellt sicher, dass
E
{\displaystyle E}
alle natürlichen Transformationen enthält.
Dieses Beispiel kann auch als eine Definition von natürlichen Transformationen interpretiert werden. Die Definition ist
in dieser Form leicht auf angereicherte Kategorien und Funktoren verallgemeinerbar.
G. M. Kelly: Basic Concepts of Enriched Category Theory . In: Lecture Notes in Mathematics . Band 64 . Cambridge University Press, 1982 (englisch, mta.ca [abgerufen am 8. März 2014]).
end , Eintrag im nLab . (englisch)