Тут ми скористались тим, що в полі , та . Отже, часткою від ділення на є поліном, а остачею – поліном нульового степеню
Результат ділення з остачею ми будемо записувати так: ; для наведеного прикладу 6.6. запис буде мати вигляд
Остачу від ділення на ми позначатимемо (зауважимо, що при ).
Отже, для будь-яких існують такі що де або Також зазначимо, що, згідно зауваження 6.4, при Тому, згідно означенню 5.1, кільце поліномів над полем є евклідовим з “нормою” Тоді, за теоремою 5.27, – факторіальне кільце.
Означення 6.7: прості елементи кільця будемо називати незвідними поліномами.
Сформулюємо ще одне означення, еквівалентне означенню 6.7.
Поліномом , називається незвідним, якщо виконується наступна умова: якщо для деяких та виконується рівність , то або , або
Зазначимо, що оборотними елементами кільцябудуть всі елементи з і тільки вони. Тому для будь-якого поліному його дільниками завжди будуть всі елементи з , а також поліноми вигляду , де . Такі дільники ми будемо називати тривіальними. Всі інші дільники будемо називати нетривіальними, або власними.
Тому означення незвідного поліному можна ще переформулювати так: поліном є незвідним, якщо він не має нетривіальних дільників.
Нагадаємо (твердження 5.25), що евклідове кільце завжди є кільцем головних ідеалів. Тому, згідно п.4 теореми 4.18, факторкільце є полем тоді і лише тоді, коли поліном є незвідним.
При подальшому вивченні теорії скінчених полів ми будемо весь час використовувати факторкільце вигляду , де , тому розглянемо структуру такого факторкільця більш детально.
Нагадаємо, що при визначенні факторкільця (озн. 3.28) ми встановили, що операції на класах лишків визначенні коректно, а саме: якщо – ідеал кільця , причому , , то ; . Тобто операції на класах лишків не залежать від того, як саме ці класи лишків представлені. Тому кожен клас лишків у кільці ми можемо замінити на деякий елемент цього класу, який називається його представником; при цьому встановиться взаємно-однозначна відповідність між класами лишків та їх представниками, множина яких називається системою представників. Після цього всі обчислення у факторкільці можна замінити еквівалентними обчисленнями у системі представників. Нехай, наприклад, , – деякий ідеал кільця , причому
, (6.5)
,
для деяких . Оберемо представників: . Тоді замість рівностей (6.5) будемо записувати: .
Нехай . Зауважимо, що кожен клас лишків факторкільця містить єдиний поліном, степінь якого менша за (оскільки для будь-яких двох поліномів з одного класу лишків їх різниця ділиться на ). Тому при побудові факторкільця стандартною є така система представників: з кожного класу обирається поліном, степінь якого менша за (це буде поліном найменшого степеню у даному класі лишків). Добуток двох представників (відносно множення у кільці ), взагалі кажучи, не належить системі представників ( його степінь може бути більшою за ). Тому, щоб знайти значення добутку представників та у кільці , потрібно спочатку перемножити їх як елементи кільця , отримавши деякий поліном , а потім знайти відповідного представника, як поліном найменшого степеню у тому класі лишків, що містить поліном ; він буде мати вигляд .
Приклад 6.8:нехай .
Побудуємо факторкільце . Порядок даного кільця дорівнює кількості поліномів над , степені яких менші за 3. Дійсно, кожен клас лишків вигляду містить єдиний поліном степеню, меншого за 3: це поліном . І навпаки, кожному поліному , де , ставиться у відповідність клас лишків . Тому систему представників будуть утворювати всі поліноми вигляду , де , тобто факторкільце складається з 27-ми елементів. Як було зазначено, операція множення представників виконується за модулем полінома :
.
Приклад 6.9: побудувати факторкільце , де , та скласти таблиці Келі додавання та множення його елементів.
Розв’язок : кільце , записане як система представників , складається з усіх лишків від ділення на поліном , тобто з усіх поліномів над , степені яких менші за 3: .
Таблиця Келі додавання:
+
x
x+1
x2
x2+1
x2+x
x2+x+1
x
x+1
x2
x2+1
x2+x
x2+x+1
x+1
x
x2+1
x2
X2+x+1
x2+x
x
x
x+1
x2+x
x2+x+1
x2
x2+1
x+1
x+1
x
x2+x+1
x2+x
x2+1
x2
x2
x2
x2+1
x2+x
x2+x+1
x
x+1
x2+1
x2+1
X2
x2+x+1
x2+x
x+1
x
x2+x
x2+x
x2+x+1
x2
x2+1
x
x+1
x2+x+1
x2+x+1
x2+x
x2+1
x2
x+1
x
Таблиця Келі множення:
x
x+1
x2
x2+1
x2+x
x2+x+1
x
x+1
x2
x2+1
x2+x
x2+x+1
x
x
x2
x2+x
x+1
x2+x+1
x2+1
x+1
x+1
x2+x
x2+1
x2+x+1
x2
x
x2
x2
X+1
x2+x+1
X2+x
x
x2+1
x+1
x2+1
x2+1
x2
x
x2+x+1
x+1
x2+x
x2+x
x2+x
x2+x+1
X2+1
x+1
x
x2
x2+x+1
x2+x+1
x2+1
x
x+1
x2+x
x2
Зауваження 6.10: факторкільце , де – просте, , , містить елементів; це поліноми вигляду , де .