ホモトピー型理論
[005G] 補題

\(i\)を階数、\(C:\mathord {\textnormal {\textsf {PreCat}}}(i)\)を前圏、\(x_{1},x_{2}:C\)を対象、\(f:\mathord {\textnormal {\textsf {Map}}}(x_{1},x_{2})\)を射とする。次は論理的に同値である。

  1. 1\(f\)は同型である。
  2. 2任意の対象\(y:C\)に対して、関数\(\lambda g.f\circ g:\mathord {\textnormal {\textsf {Map}}}(y,x_{1})\to \mathord {\textnormal {\textsf {Map}}}(y,x_{2})\)は同値である。
  3. 3任意の対象\(y:C\)に対して、関数\(\lambda g.g\circ f:\mathord {\textnormal {\textsf {Map}}}(x_{2},y)\to \mathord {\textnormal {\textsf {Map}}}(x_{1},y)\)は同値である。

証明

1から2を示す。定義から、関数\(\lambda g.f\circ g:\mathord {\textnormal {\textsf {Map}}}(y,x_{1})\to \mathord {\textnormal {\textsf {Map}}}(y,x_{2})\)は両側可逆であることが分かる。よって、[004K]よりこれは同値である。

2から1を示す。\(\lambda g.f\circ g:\mathord {\textnormal {\textsf {Map}}}(x_{2},x_{1})\to \mathord {\textnormal {\textsf {Map}}}(x_{2},x_{2})\)が同値なので、射\(h:\mathord {\textnormal {\textsf {Map}}}(x_{2},x_{1})\)と同一視\(p:f\circ h=\mathord {\textnormal {\textsf {id}}}\)を得る。関数\(\lambda g.f\circ g:\mathord {\textnormal {\textsf {Map}}}(x_{1},x_{1})\to \mathord {\textnormal {\textsf {Map}}}(x_{1},x_{2})\)が同値なので、同一視

\(f\circ h\circ f\)\(=\) {\(p\)}\(f\)\(=\) {前圏の公理}\(f\circ \mathord {\textnormal {\textsf {id}}}\)
から同一視\(q:h\circ f=\mathord {\textnormal {\textsf {id}}}\)を得る。よって、\(f\)は同型である。

13の同値性も同様である。