0N7Y
Lemma 4 . A semistrict monoidal 2-category consists of a 2-category
๐ \mathcal{C} together with:
(1)
An object I โ ๐ I\in\mathcal{C} .
(2)
For any two objects A , B A,B in ๐ \mathcal{C} , an object A โ B A\otimes B in ๐ \mathcal{C} .
(3)
For any 1-morphism f : A โ A โฒ f\colon A\to A^{\prime} and any object B โ ๐ B\in\mathcal{C} a
1-morphism f โ B : A โ B โ A โฒ โ B f\otimes B\colon A\otimes B\to A^{\prime}\otimes B .
(4)
For any 1-morphism g : B โ B โฒ g\colon B\to B^{\prime} and any object A โ ๐ A\in\mathcal{C} a 1-morphism
A โ g : A โ B โ A โ B โฒ A\otimes g\colon A\otimes B\to A\otimes B^{\prime} .
(5)
For any object B โ ๐ B\in\mathcal{C} and any 2-morphism
ฮฑ : f โ f โฒ \alpha\colon f\Rightarrow f^{\prime} a 2-morphism
ฮฑ โ B : f โ B โ f โฒ โ B \alpha\otimes B\colon f\otimes B\Rightarrow f^{\prime}\otimes B .
(6)
For any object A โ ๐ A\in\mathcal{C} and any 2-morphism
ฮฒ : g โ g โฒ \beta\colon g\Rightarrow g^{\prime} a 2-morphism
A โ ฮฒ : A โ g โ A โ g โฒ A\otimes\beta\colon A\otimes g\Rightarrow A\otimes g^{\prime} .
(7)
For any two 1-morphisms f : A โ A โฒ f\colon A\to A^{\prime} and g : B โ B โฒ g\colon B\to B^{\prime} a 2-isomorphism
A โ B {\lx@inpgf@ignorespaces A\otimes B} A โ B โฒ {\lx@inpgf@ignorespaces A\otimes B^{\prime}} A โฒ โ B {\lx@inpgf@ignorespaces A^{\prime}\otimes B} A โฒ โ B โฒ {\lx@inpgf@ignorespaces A^{\prime}\otimes B^{\prime}} A โ g \scriptstyle{\lx@inpgf@ignorespaces A\otimes g} โ โ f , g {\lx@inpgf@ignorespaces\Downarrow\otimes_{f,g}} f โ B \scriptstyle{\lx@inpgf@ignorespaces f\otimes B} f โ B โฒ \scriptstyle{\lx@inpgf@ignorespaces f\otimes B^{\prime}} A โฒ โ g \scriptstyle{\lx@inpgf@ignorespaces A^{\prime}\otimes g}
Moreover, these data must satisfy the following conditions.
(i)
For any object A โ ๐ A\in\mathcal{C} we have A โ โ : ๐ โ ๐ A\otimes-\;\colon\mathcal{C}\to\mathcal{C} and
โ โ A : ๐ โ ๐ -\otimes A\colon\mathcal{C}\to\mathcal{C} are 2-functors.
(ii)
For x x any object, morphism or 2-morphism of ๐ \mathcal{C} we have
x โ I = I โ x = x x\otimes I=I\otimes x=x .
(iii)
For x x any object, morphism or 2-morphism of ๐ \mathcal{C} , and
for all objects A , B โ ๐ A,B\in\mathcal{C} we
have A โ ( B โ x ) = ( A โ B ) โ x A\otimes(B\otimes x)=(A\otimes B)\otimes x ,
A โ ( x โ B ) = ( A โ x ) โ B A\otimes(x\otimes B)=(A\otimes x)\otimes B and
x โ ( A โ B ) = ( x โ A ) โ B x\otimes(A\otimes B)=(x\otimes A)\otimes B .
(iv)
For any 1-morphisms f : A โ A โฒ f\colon A\to A^{\prime} , g : B โ B โฒ g\colon B\to B^{\prime} and
h : C โ C โฒ h\colon C\to C^{\prime} in ๐ \mathcal{C}
we have โจ A โ g , h = A โจ โ g , h \bigotimes_{A\otimes g,h}=A\bigotimes\otimes_{g,h} ,
โจ f โ y โ B , h = โจ f , B โ h \bigotimes_{fy\otimes B,h}=\bigotimes_{f,B\otimes h} and
โจ f , g โ C = โจ f , g โ C \bigotimes_{f,g\otimes C}=\bigotimes_{f,g}\otimes C .
(v)
For any objects A , B โ ๐ A,B\in\mathcal{C} we have 1 A โ B = A โ 1 B = 1 A โ B 1_{A}\otimes B=A\otimes 1_{B}=1_{A\otimes B} , and for any 1-morphisms f : A โ A โฒ f\colon A\to A^{\prime} , g : B โ B โฒ g\colon B\to B^{\prime} in ๐ \mathcal{C} we have โจ 1 A , g = 1 A โ g \bigotimes_{1_{A},g}=1_{A\otimes g} and โจ f , 1 B = 1 f โ B \bigotimes_{f,1_{B}}=1_{f\otimes B} .
(vi)
For any 1-morphism f : A โ A โฒ f:A\to A^{\prime} , any 1-morphisms
g , g โฒ : B โ B โฒ g,g^{\prime}\colon B\to B^{\prime} , and any 2-morphism
ฮฒ : g โ g โฒ \beta\colon g\Rightarrow g^{\prime} the following diagram commutes:
A โ B {\lx@inpgf@ignorespaces A\otimes B} โ A โ ฮฒ {\lx@inpgf@ignorespaces\Downarrow A\otimes\beta} A โ B โฒ {\lx@inpgf@ignorespaces A\otimes B^{\prime}} A โฒ โ B {\lx@inpgf@ignorespaces A^{\prime}\otimes B} โ A โฒ โ ฮฒ {\lx@inpgf@ignorespaces\Downarrow A^{\prime}\otimes\beta} A โฒ โ B โฒ {\lx@inpgf@ignorespaces A^{\prime}\otimes B^{\prime}} โ โ f , g {\lx@inpgf@ignorespaces\Downarrow\otimes_{f,g}} โ โ f , g โฒ {\lx@inpgf@ignorespaces\Downarrow\otimes_{f,g^{\prime}}}
(vii)
For any 1-morphism g : B โ B โฒ g:B\to B^{\prime} , any 1-morphisms f , f โฒ : A โ A โฒ f,f^{\prime}\colon A\to A^{\prime} , and any 2-morphism
ฮฑ : f โ f โฒ \alpha\colon f\Rightarrow f^{\prime} , the following diagram commutes:
A โ B {\lx@inpgf@ignorespaces A\otimes B} โ ฮฑ โ B {\lx@inpgf@ignorespaces\Downarrow\alpha\otimes B} A โฒ โ B {\lx@inpgf@ignorespaces A^{\prime}\otimes B} A โ B โฒ {\lx@inpgf@ignorespaces A\otimes B^{\prime}} โ ฮฑ โ B โฒ {\lx@inpgf@ignorespaces\Downarrow\alpha\otimes B^{\prime}} A โฒ โ B โฒ {\lx@inpgf@ignorespaces A^{\prime}\otimes B^{\prime}} โ โ f , g {\lx@inpgf@ignorespaces\Uparrow\otimes_{f,g}} โ โ f โฒ , g {\lx@inpgf@ignorespaces\Uparrow\otimes_{f^{\prime},g}}
(viii)
For any 1-morphisms f : A โ A โฒ f\colon A\to A^{\prime} , g : B โ B โฒ g\colon B\to B^{\prime} and g โฒ : B โฒ โ B โฒโฒ g^{\prime}\colon B^{\prime}\to B^{\prime\prime} the 2-isomorphism โจ f , g โ g โฒ \bigotimes_{f,gg^{\prime}} coincides with the
pasting of โจ f , g \bigotimes_{f,g} and โจ f , g โฒ \bigotimes_{f,g^{\prime}} as in the
following diagram.
A โ B {\lx@inpgf@ignorespaces A\otimes B} A โ B โฒ {\lx@inpgf@ignorespaces A\otimes B^{\prime}} A โ B โฒโฒ {\lx@inpgf@ignorespaces A\otimes B^{\prime\prime}} A โฒ โ B {\lx@inpgf@ignorespaces A^{\prime}\otimes B} A โฒ โ B โฒ {\lx@inpgf@ignorespaces A^{\prime}\otimes B^{\prime}} A โฒ โ B โฒโฒ {\lx@inpgf@ignorespaces A^{\prime}\otimes B^{\prime\prime}} โ โ f , g {\lx@inpgf@ignorespaces\Downarrow\otimes_{f,g}} โ โ f , g โฒ {\lx@inpgf@ignorespaces\Downarrow\otimes_{f,g^{\prime}}}
For any 1-morphisms f : A โ A โฒ f\colon A\to A^{\prime} , f โฒ : A โฒ โ A โฒโฒ f^{\prime}\colon A^{\prime}\to A^{\prime\prime} and g : B โ B โฒ g\colon B\to B^{\prime}
the 2-isomorphism โจ f โ f โฒ , g \bigotimes_{ff^{\prime},g} coincides with the pasting of
โจ f , g \bigotimes_{f,g} and โจ f , g โฒ \bigotimes_{f,g^{\prime}} in a similar way.
0N7Z
Proof. This is a straightforward verification. In particular,
conditions (v), (vi) and (vii) come from the coherence laws satisfied by
ฮณ f , g \gamma_{f,g} in the Gray tensor product. โ