Was sind Primzahlen?
Eine Primzahl ist eine natürliche Zahl größer als 1, die nur durch 1 und sich selbst teilbar ist.
Die ersten Primzahlen: 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, ...
Die 1 ist keine Primzahl! Die kleinste Primzahl ist die 2 – sie ist auch die einzige gerade Primzahl.
Was ist Primfaktorzerlegung?
Jede natürliche Zahl größer als 1 lässt sich als Produkt von Primzahlen schreiben. Das nennt man Primfaktorzerlegung.
Primfaktorbaum
- 1Schreibe die Zahl oben hin.
- 2Finde zwei Faktoren (mindestens einer davon keine Primzahl).
- 3Verzweige: Schreibe die beiden Faktoren darunter.
- 4Unterteile zusammengesetzte Zahlen weiter, bis alle Blätter Primzahlen sind.
- 5Lies die Primfaktoren aus den Blättern des Baums ab.
Beispiel: 60
60
/ \
6 10
/ \ / \
2 3 2 5
Strichmethode (fortlaufendes Dividieren)
| Zahl | Primfaktor |
|---|---|
| 90 | ÷ 2 = 45 |
| 45 | ÷ 3 = 15 |
| 15 | ÷ 3 = 5 |
| 5 | ÷ 5 = 1 |
ggT mit Primfaktorzerlegung
Der größte gemeinsame Teiler (ggT) ist das Produkt der gemeinsamen Primfaktoren (kleinste Potenzen).
kgV mit Primfaktorzerlegung
Das kleinste gemeinsame Vielfache (kgV) ist das Produkt der größten vorkommenden Primfaktorpotenzen.
Merkhilfe: ggT = gemeinsame Faktoren (kleinste Potenz) → kleiner oder gleich den Ausgangszahlen. kgV = alle Faktoren (größte Potenz) → größer oder gleich den Ausgangszahlen.
Praxisbezug: RSA-Verschlüsselung und Cybersicherheit
Das RSA-Verschlüsselungsverfahren, das sichere Internetkommunikation (HTTPS) ermöglicht, basiert auf dem Prinzip, dass die Primfaktorzerlegung sehr großer Zahlen extrem schwierig und zeitaufwändig ist. Zwei sehr große Primzahlen (z. B. mit je 300 Stellen) werden multipliziert. Das Produkt ist einfach zu berechnen, aber die Umkehrung – die Zerlegung in die beiden Primfaktoren – ist auch mit Supercomputern praktisch unmöglich. Primzahlen sind das Fundament digitaler Sicherheit.
Praxisbezug: Zahnradübersetzungen in Maschinen
In einem Fahrrad- oder Motorgetriebe haben Zahnräder unterschiedliche Zähnezahlen. Ein Antriebsrad mit 24 Zähnen und ein Abtriebsrad mit 36 Zähnen: ggT(24, 36) = 12. Das bedeutet, nach 12 gemeinsamen Teilen ist die Ausgangsposition wieder erreicht. Maschinenbauingenieure nutzen Primfaktorzerlegung, um Getriebeübersetzungen zu optimieren und Schwingungsresonanzen zu vermeiden.
Übungsaufgaben
Zerlege 72 in Primfaktoren.
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Bestimme den ggT von 24 und 36 mit Primfaktorzerlegung.
Antwort anzeigen
Bestimme das kgV von 12 und 18.