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Anzahl von Primzahlen mit Modulo

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Elementare Zahlentheorie

Tags: Elementare Zahlentheorie

 
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Sabine2

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19:29 Uhr, 16.10.2015

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Hallo,
ich soll folgendes rausfinden:
Wieviele Primzahlen p gibt es mit
a)p0mod4
b)p2mod4

Zu a): Es gibt keine Primzahl die der Bedingung genügt, denn sonst wäre sie durch 4 teilbar. 4 selber ist keine Primzahl.

b) Ich muss rausfinden, wie viele Primzahlen p es gibt, sodass p-2 durch 4 teilbar ist.
p=2 erfüllt die Bedingung. Aber sonst keine andere Zahl, denn p ist dann ungerade, also auch p-2. Und keine ungerade Zahl ist durch 4 teilbar.

Passt das so?

Dann gibt es noch c)p3mod4.
Als Tipp ist angegeben, dass man zeigen soll, dass jedes n, dass n3mod4 erfüllt, schon einen Primteiler besitzt, der ebenfalls die Kongruenz erfüllt.

Zu c): Wie kann ich den Tip zeigen und was bringt er mir?
Also erfülle n3mod4, dann ist n-3 durch 4 teilbar, also ist n-3 gerade und n somit ungerade. Ist n eine Primzahl, so sind wir fertig und der Tip ist gezeigt. Aber wenn n keine Primzhal ist?

Liebe Grüße
Sabine





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michaL

michaL aktiv_icon

19:42 Uhr, 16.10.2015

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Hallo,

ist n3 mod 4 und KEINE Primzahl, so ist sie ja ein Produkt, d.h. n=ab.
Keiner der Faktoren kann kongruent 0 oder 2 mod 4 sein, weil diese Zahl dann insbesondere gerade wäre und damit auch n. Widerspruch zu n3 mod 4.

Damit müssen a,b±1 mod 4 sein.
Diese Fallunterscheidung musst du eben abarbeiten.

Was ist damit erreicht? Wenn es nur endlich viele Primzahlen der Form 4k+3 gäbe, dann...

Und nun du!

Mfg Michael
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abakus

abakus

19:44 Uhr, 16.10.2015

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Die ungeraden natürlichen Zahlen lassen bei Teilung durch 4 nur den Rest 1 oder den Rest 3.
Eine ungerade Zahl besitzt nur ungerade Primfaktoren.
Wären alle Primfaktoren von n kongruent zu 1 nach dem Modul 4, dann müsste n als Produkt all seiner Primfaktoren auch kongruent zu 1 nach dem Modul 4 sein.
Zahlen, die kongruent zu 3 nach dem Modul 4 sind, enthalten also auch mindestens einen zu 3 kongruenten Primfaktor.
Sabine2

Sabine2 aktiv_icon

19:57 Uhr, 16.10.2015

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Hi michaL,
oaky, aber wieso kann der Fall a,b±3mod4 nicht eintreten und wieso bestehst du auf das ±? Ich bin doch in . Oder wieso schreibst du nur dass es 2mod4 nicht sein kann und nicht ±2mod4? Nagut, weil das das gleiche ist, fällt mir grade auf.

Aber was ist denn nun mein Primteiler der die Kongruenz erfüllt?
Antwort
michaL

michaL aktiv_icon

20:11 Uhr, 16.10.2015

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Hallo,

ok, es gibt Primzahlen kongruent 3 mod 4 (etwa 3 oder 7...), aber wie viele?

Folgender ist ein Weg:

Eine (natürliche) Zahl n3 mod 4 ist ja entweder eine Primzahl (hilft erstmal nicht weiter) oder ist eben keine, d.h. sie ist dann zusammengesetzt.
Sei also n=ab mit a,b>1 natürliche Zahlen.
Klar: a,b0,2 mod 4 geht nicht, da dann (oBdA) a gerade und auch n=ab gerade wäre.

Also bleiben nur

* a,b1 mod 4, dann wäre aber ab=n1 mod 4. Geht also auch nicht.
* a,b3-1 mod 4, dann wäre aber ab=n1 mod 4. Geht also auch nicht.
* Also bleibt nur (oBdA) a1 mod 4 und b-13 mod 4 (oder eben vertauschen).

Heißt: Eine zusammengesetzte Zahl n3 mod 4 hat wieder einen Teiler kongruent 3 mod 4.
Steige diese (Teiler-)Kette hinab, was zur Aussage führt, eine zusammengesetzte Zahl konkruent 3 mod 4 hat einen Primteiler kongruent 3 mod 4.

Wenn jetzt die Anzahl aller Primzahlen kongruent 3 mod 4 endliche wäre, dann...

So, und das überlege dir bitte.

Mfg Michael
Antwort
abakus

abakus

20:38 Uhr, 16.10.2015

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Hallo Sabime,
der Beweis, dass es unendlich viele Primzahlen mit dem Rest 3 bei Teilung durch 4 gibt, entspricht in den Grundzügen der Beweisidee dem Vorgehen, das auch beim Beweis für "Es gibt unendlich viele Primzahlen" angewendet wird.
Frage beantwortet
Sabine2

Sabine2 aktiv_icon

23:36 Uhr, 16.10.2015

Antworten
Hallo ihr zwei,
danke euch zweien. Ich habe nun einen Beweis :-)

Liebe Grüße!
Sabine