Polynomring/Körper/Eine Variable/Erläuterungen/Bemerkung

Ein Polynom

$P=\sum _{i=0}^n{a}_i{X}^i=a_0+a_{1}X+a_2{X}^2+\cdots +a_n{X}^n$

ist formal gesehen nichts anderes als das Tupel $(a_0,a_1,\dots ,a_n)$, die die Koeffizienten des Polynoms heißen. Zwei Polynome sind genau dann gleich, wenn sie in allen ihren Koeffizienten übereinstimmen. Dabei nennt man $X$ die Variable des Polynomrings. Der Körper $K$ heißt in diesem Zusammenhang der Grundkörper des Polynomrings. Aufgrund der komponentenweisen Definition der Addition liegt unmittelbar eine kommutative Gruppe vor, mit dem Nullpolynom (bei dem alle Koeffizienten $0$ sind) als neutralem Element. Die Polynome mit  $a_i=0$  für alle  $i\ge 1$  heißen konstante Polynome, man schreibt sie einfach als $a_0$.

Die für ein einfaches Tupel zunächst ungewöhnliche Schreibweise deutet in suggestiver Weise an, wie die Multiplikation aussehen soll, das Produkt $X^n\cdot X^m$ ist nämlich durch die Addition der Exponenten, also  $X^n\cdot X^m:=X^{n+m}$,  gegeben. Für beliebige Polynome ergibt sich die Multiplikation aus dieser einfachen Multiplikationsregel durch distributive Fortsetzung gemäß der Vorschrift, „alles mit allem“ zu multiplizieren. Die Multiplikation ist also explizit durch folgende Regel gegeben:

$\left(\sum _{i=0}^n{a}_i{X}^i\right)\cdot \left(\sum _{j=0}^m{b}_j{X}^j\right)=\sum _{k=0}^{n+m}{c}_k{X}^k\text{ mit }{c}_k=\sum _{r=0}^k{a}_r{b}_{k-r}.$

Die Multiplikation ist assoziativ, kommutativ, distributiv und besitzt das konstante Polynom $1$ als neutrales Element, siehe Aufgabe. Insgesamt liegt also ein kommutativer Ring vor.