Aufgabe (Rechnen mit Polynomen, 5 Punkte)
Wir betrachten ein Polynom
, gegeben durch
mit
und
. Zeige, dass sich
auch als Polynom in
und
darstellen lässt, indem Du die Koeffizienten in
angibst.
Lösung
Für
ist
. Lösen wir das Gleichungssystem
nach
auf, erhalten wir
und
. Dies setzen wir in
ein, mit dem Binomialtheorem folgt
Nun führen wir eine Indextransformation durch, wir ersetzen die Summation über
durch eine Summation über
. Wegen
läuft
von
bis
. Für festes
müssen wir für
die Werte zwischen
und
betrachten, für die
, also
ist. Daher läuft
von
bis
. Wir erhalten
Nun tauschen wir die Summationsreihenfolge, es ist
und für festes
muss stets
gelten, d. h.
,
wir erhalten
Nun noch eine letzte Indextransformation. Wir ersetzen
durch
.
läuft von
bis
. Für festes
ist
. Es sind also nur die Werte von
zulässig, für die
ist, d. h.
gilt. Wir erhalten
Also ist