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Kleisli category

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3293: 3540: 3560: 3550: 2572: 309: 1287: 2306: 126: 1127: 2259: 2567:{\displaystyle {\begin{aligned}(G\circ F)(f)&=G(F(f))\\&=G((\eta _{Y}\circ f)^{*})\\&=\mu _{Y}\circ T(\eta _{Y}\circ f)\\&=\mu _{Y}\circ T\eta _{Y}\circ Tf\\&={\text{id}}_{TY}\circ Tf\\&=Tf.\end{aligned}}} 2061: 450: 519:
An alternative way of writing this, which clarifies the category in which each object lives, is used by Mac Lane. We use very slightly different notation for this presentation. Given the same monad and category
834: 1933: 1402: 304:{\displaystyle {\begin{aligned}\mathrm {Obj} ({{\mathcal {C}}_{T}})&=\mathrm {Obj} ({\mathcal {C}}),\\\mathrm {Hom} _{{\mathcal {C}}_{T}}(X,Y)&=\mathrm {Hom} _{\mathcal {C}}(X,TY).\end{aligned}}} 1784: 935: 2311: 2144: 1132: 131: 1116: 1282:{\displaystyle {\begin{aligned}\eta _{X}^{\sharp }&=\mathrm {id} _{TX}\\f^{\sharp }\circ \eta _{X}&=f\\(g^{\sharp }\circ f)^{\sharp }&=g^{\sharp }\circ f^{\sharp }\end{aligned}}} 1614: 1046: 513: 713: 1493: 1537: 2683: 2625: 640: 1847: 2723: 2139: 1710: 2294: 864: 740: 605: 1557: 1445: 1425: 660: 578: 558: 538: 2937: 1960: 2764: 354: 3589: 2843: 1627:
Kleisli categories were originally defined in order to show that every monad arises from an adjunction. That construction is as follows.
748: 1853: 2808: 2777: 1655:
be the associated Kleisli category. Using Mac Lane's notation mentioned in the “Formal definition” section above, define a functor
1347: 1716: 872: 2930: 2769: 68: 3134: 3089: 62: 3563: 3503: 1066: 1562: 3553: 3339: 3203: 3111: 2800: 999: 3584: 3512: 3156: 3094: 3017: 473: 665: 3543: 3499: 3104: 2923: 1450: 3099: 3081: 96: 53: 43: 3306: 3072: 3052: 2975: 39: 3188: 3027: 1501: 2638: 2580: 3000: 2995: 610: 3344: 3292: 3222: 3218: 3022: 2254:{\displaystyle {\begin{aligned}(G\circ F)(X)&=G(F(X))\\&=G(X_{T})\\&=TX.\end{aligned}}} 3198: 3193: 3175: 3057: 3032: 1812: 2696: 1678: 3507: 3444: 3432: 3334: 3259: 3254: 3212: 3208: 2990: 2985: 2849: 2839: 2804: 2773: 2759: 2267: 1316:. It follows trivially from these properties that Kleisli composition is associative and that 3468: 3354: 3329: 3264: 3244: 3183: 3012: 2980: 2885: 2814: 2783: 72: 2881: 842: 718: 583: 3380: 2946: 2889: 2877: 2818: 2787: 31: 3417: 3412: 3396: 3359: 3349: 3269: 2861: 1542: 1430: 1410: 645: 563: 543: 523: 3578: 3407: 3239: 3116: 3042: 2797:
Categorical foundations. Special topics in order, topology, algebra, and sheaf theory
2865: 2830: 3161: 3062: 3422: 2903: 3402: 3274: 3144: 2826: 2056:{\displaystyle \varepsilon _{Y_{T}}=(\mathrm {id} _{TY})^{*}:(TY)_{T}\to Y_{T}.} 50: 3454: 3392: 3005: 2853: 17: 3448: 3139: 445:{\displaystyle g\circ _{T}f=\mu _{Z}\circ Tg\circ f:X\to TY\to T^{2}Z\to TZ} 1619:
such that the above three equations for extension operators are satisfied.
945:
Composition of Kleisli arrows can be expressed succinctly by means of the
59:. The Kleisli category is one of two extremal solutions to the question: " 3517: 3149: 3047: 3487: 3477: 3126: 3037: 3482: 2726: 829:{\displaystyle g^{*}\circ _{T}f^{*}=(\mu _{Z}\circ Tg\circ f)^{*}.} 3364: 2915: 2799:. Encyclopedia of Mathematics and Its Applications. Vol. 97. 2907: 1928:{\displaystyle G(f^{*}\colon X_{T}\to Y_{T})=\mu _{Y}\circ Tf\;} 3304: 2957: 2919: 2870:
Cahiers de Topologie et Géométrie Différentielle Catégoriques
1397:{\displaystyle T\colon \mathrm {ob} (C)\to \mathrm {ob} (C)} 270: 221: 190: 152: 2094:⟩ is the monad associated to the adjunction ⟨ 715:. Together, these objects and morphisms form our category 2795:
Pedicchio, Maria Cristina; Tholen, Walter, eds. (2004).
1779:{\displaystyle F(f\colon X\to Y)=(\eta _{Y}\circ f)^{*}} 930:{\displaystyle \mathrm {id} _{X_{T}}=(\eta _{X})^{*}.} 2699: 2641: 2583: 2309: 2270: 2142: 1963: 1856: 1815: 1719: 1681: 1565: 1545: 1504: 1453: 1433: 1413: 1350: 1130: 1069: 1002: 875: 845: 751: 721: 668: 648: 613: 586: 566: 546: 526: 476: 357: 129: 71:. Kleisli categories are named for the mathematician 3467: 3431: 3379: 3372: 3323: 3232: 3174: 3125: 3080: 3071: 2968: 463:. The identity morphism is given by the monad unit 2717: 2677: 2619: 2566: 2288: 2253: 2055: 1927: 1841: 1778: 1704: 1608: 1551: 1531: 1487: 1439: 1419: 1396: 1281: 1110: 1040: 929: 858: 828: 734: 707: 654: 634: 599: 572: 552: 532: 507: 444: 303: 1121:The extension operator satisfies the identities: 1111:{\displaystyle g\circ _{T}f=g^{\sharp }\circ f.} 2866:"Enveloppe Karoubienne et categorie de Kleisli" 1609:{\displaystyle f^{\sharp }\colon T(A)\to T(B)} 2931: 1041:{\displaystyle f^{\sharp }=\mu _{Y}\circ Tf.} 8: 1954:. The counit of the adjunction is given by 508:{\displaystyle \mathrm {id} _{X}=\eta _{X}} 3559: 3549: 3376: 3320: 3301: 3077: 2965: 2954: 2938: 2924: 2916: 1924: 1838: 1701: 708:{\displaystyle f^{*}\colon X_{T}\to Y_{T}} 2698: 2640: 2582: 2523: 2518: 2492: 2476: 2447: 2428: 2405: 2389: 2310: 2308: 2269: 2219: 2143: 2141: 2044: 2031: 2009: 1996: 1988: 1973: 1968: 1962: 1909: 1893: 1880: 1867: 1855: 1823: 1814: 1770: 1754: 1718: 1695: 1680: 1570: 1564: 1544: 1503: 1488:{\displaystyle \eta _{A}\colon A\to T(A)} 1458: 1452: 1432: 1412: 1377: 1357: 1349: 1269: 1256: 1239: 1223: 1196: 1183: 1166: 1158: 1144: 1139: 1131: 1129: 1093: 1077: 1068: 1020: 1007: 1001: 918: 908: 890: 885: 877: 874: 850: 844: 817: 792: 776: 766: 756: 750: 726: 720: 699: 686: 673: 667: 647: 612: 591: 585: 565: 545: 525: 499: 486: 478: 475: 424: 381: 365: 356: 269: 268: 257: 226: 220: 219: 217: 206: 189: 188: 174: 157: 151: 150: 148: 134: 130: 128: 120:whose objects and morphisms are given by 2772:. Vol. 5 (2nd ed.). Springer. 2765:Categories for the Working Mathematician 2747:Categories for the Working Mathematician 540:as above, we associate with each object 326:) can also be regarded as a morphism in 2737: 941:Extension operators and Kleisli triples 1328:In fact, to give a monad is to give a 49:. It is equivalent to the category of 67:" The other extremal solution is the 7: 1642:⟩ be a monad over a category 1051:Composition in the Kleisli category 1992: 1989: 1571: 1381: 1378: 1361: 1358: 1270: 1257: 1240: 1224: 1184: 1162: 1159: 1145: 1094: 1008: 881: 878: 482: 479: 264: 261: 258: 213: 210: 207: 181: 178: 175: 141: 138: 135: 25: 1532:{\displaystyle f\colon A\to T(B)} 3558: 3548: 3539: 3538: 3291: 2678:{\displaystyle (G\circ F)(f)=Tf} 2620:{\displaystyle (G\circ F)(X)=TX} 635:{\displaystyle f\colon X\to TY} 339:). Composition of morphisms in 61:Does every monad arise from an 2663: 2657: 2654: 2642: 2605: 2599: 2596: 2584: 2459: 2440: 2411: 2402: 2382: 2379: 2363: 2360: 2354: 2348: 2335: 2329: 2326: 2314: 2280: 2225: 2212: 2196: 2193: 2187: 2181: 2168: 2162: 2159: 2147: 2037: 2028: 2018: 2006: 1984: 1899: 1886: 1860: 1767: 1747: 1741: 1735: 1723: 1603: 1597: 1591: 1588: 1582: 1526: 1520: 1514: 1482: 1476: 1470: 1391: 1385: 1374: 1371: 1365: 1236: 1216: 915: 901: 839:Then the identity morphism in 814: 785: 692: 623: 433: 417: 408: 291: 276: 246: 234: 195: 185: 164: 145: 1: 3590:Categories in category theory 2770:Graduate Texts in Mathematics 1946:are indeed functors and that 42:naturally associated to any 3233:Constructions on categories 2066:Finally, one can show that 1842:{\displaystyle GY_{T}=TY\;} 3606: 3340:Higher-dimensional algebra 2832:Category Theory in Context 2801:Cambridge University Press 2718:{\displaystyle G\circ F=T} 1705:{\displaystyle FX=X_{T}\;} 3534: 3313: 3300: 3289: 2964: 2953: 2685:is true for any morphism 977:⟩ over a category 965:). Given a monad ⟨ 2864:; Guitart, Rene (1992). 2289:{\displaystyle f:X\to Y} 607:, and for each morphism 314:That is, every morphism 69:Eilenberg–Moore category 3150:Cokernels and quotients 3073:Universal constructions 2627:is true for any object 3307:Higher category theory 3053:Natural transformation 2838:. Dover Publications. 2719: 2679: 2621: 2568: 2290: 2255: 2057: 1929: 1843: 1780: 1706: 1610: 1553: 1533: 1489: 1441: 1421: 1398: 1283: 1112: 1042: 931: 860: 830: 736: 709: 656: 636: 601: 574: 554: 534: 509: 446: 305: 2720: 2680: 2622: 2569: 2291: 2256: 2058: 1930: 1844: 1781: 1707: 1611: 1554: 1534: 1490: 1442: 1422: 1399: 1340:, (–)⟩, i.e. 1284: 1113: 1043: 932: 861: 859:{\displaystyle C_{T}} 831: 737: 735:{\displaystyle C_{T}} 710: 657: 637: 602: 600:{\displaystyle X_{T}} 575: 555: 535: 510: 447: 306: 3176:Algebraic categories 2697: 2639: 2581: 2307: 2268: 2140: 1961: 1854: 1813: 1717: 1679: 1563: 1543: 1502: 1451: 1431: 1411: 1348: 1128: 1067: 1060:can then be written 1000: 873: 843: 749: 719: 666: 646: 611: 584: 564: 544: 524: 474: 355: 127: 3345:Homotopy hypothesis 3023:Commutative diagram 1950:is left adjoint to 1663: →  1149: 335:(but with codomain 3058:Universal property 2760:Mac Lane, Saunders 2715: 2675: 2617: 2564: 2562: 2286: 2251: 2249: 2053: 1938:One can show that 1925: 1839: 1776: 1702: 1623:Kleisli adjunction 1606: 1549: 1529: 1498:For each morphism 1485: 1437: 1417: 1394: 1279: 1277: 1135: 1108: 1038: 947:extension operator 927: 856: 826: 742:, where we define 732: 705: 652: 632: 597: 570: 550: 530: 505: 442: 301: 299: 3572: 3571: 3530: 3529: 3526: 3525: 3508:monoidal category 3463: 3462: 3335:Enriched category 3287: 3286: 3283: 3282: 3260:Quotient category 3255:Opposite category 3170: 3169: 2845:978-0-486-80903-8 2745:Mac Lane (1998). 2521: 1552:{\displaystyle C} 1440:{\displaystyle C} 1420:{\displaystyle A} 1325:is the identity. 655:{\displaystyle C} 573:{\displaystyle C} 553:{\displaystyle X} 533:{\displaystyle C} 79:Formal definition 16:(Redirected from 3597: 3585:Adjoint functors 3562: 3561: 3552: 3551: 3542: 3541: 3377: 3355:Simplex category 3330:Categorification 3321: 3302: 3295: 3265:Product category 3250:Kleisli category 3245:Functor category 3090:Terminal objects 3078: 3013:Adjoint functors 2966: 2955: 2940: 2933: 2926: 2917: 2904:Kleisli category 2893: 2857: 2837: 2822: 2791: 2751: 2750: 2742: 2724: 2722: 2721: 2716: 2684: 2682: 2681: 2676: 2626: 2624: 2623: 2618: 2573: 2571: 2570: 2565: 2563: 2544: 2531: 2530: 2522: 2519: 2510: 2497: 2496: 2481: 2480: 2465: 2452: 2451: 2433: 2432: 2417: 2410: 2409: 2394: 2393: 2369: 2295: 2293: 2292: 2287: 2260: 2258: 2257: 2252: 2250: 2231: 2224: 2223: 2202: 2082:so that ⟨ 2062: 2060: 2059: 2054: 2049: 2048: 2036: 2035: 2014: 2013: 2004: 2003: 1995: 1980: 1979: 1978: 1977: 1934: 1932: 1931: 1926: 1914: 1913: 1898: 1897: 1885: 1884: 1872: 1871: 1848: 1846: 1845: 1840: 1828: 1827: 1785: 1783: 1782: 1777: 1775: 1774: 1759: 1758: 1711: 1709: 1708: 1703: 1700: 1699: 1615: 1613: 1612: 1607: 1575: 1574: 1558: 1556: 1555: 1550: 1538: 1536: 1535: 1530: 1494: 1492: 1491: 1486: 1463: 1462: 1446: 1444: 1443: 1438: 1426: 1424: 1423: 1418: 1407:For each object 1403: 1401: 1400: 1395: 1384: 1364: 1288: 1286: 1285: 1280: 1278: 1274: 1273: 1261: 1260: 1244: 1243: 1228: 1227: 1201: 1200: 1188: 1187: 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Index

Kleisli triple
category theory
category
monad
free
T-algebras
adjunction
Eilenberg–Moore category
Heinrich Kleisli
monad
Q.E.D.
Mac Lane, Saunders
Categories for the Working Mathematician
Graduate Texts in Mathematics
ISBN
0-387-98403-8
Zbl
0906.18001
Cambridge University Press
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Riehl, Emily
Category Theory in Context
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Riguet, Jacques

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