Primzahl prüfen und Primfaktorzerlegung

Primzahl prüfen für Zahlen bis 60 Stellen: Primzahltest nach Miller-Rabin, Primfaktorzerlegung, Anzahl der Teiler sowie vorherige und nächste Primzahl.

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Primzahltest und Primfaktorzerlegung

Mit diesem Werkzeug können Sie jede ganze Zahl auf Primzahl prüfen und gleichzeitig die Primfaktorzerlegung sehen. Eine Primzahl ist eine natürliche Zahl größer als 1, die nur durch 1 und sich selbst teilbar ist: 2, 3, 5, 7, 11, 13 und so weiter. Jede andere Zahl größer als 1 lässt sich eindeutig als Produkt von Primzahlen schreiben, etwa 360 = 2³ × 3² × 5. Aus der Zerlegung folgt auch die Anzahl der Teiler einer Zahl: Man addiert zu jedem Exponenten 1 und multipliziert, bei 360 also 4 × 3 × 2 = 24 Teiler.

Als Primzahltest dient das Miller-Rabin-Verfahren mit den ersten 13 Primzahlen als Basen. Für Zahlen unter 3,3 · 1024 ist das Ergebnis damit beweisbar korrekt, darüber eine Aussage mit verschwindend kleiner Irrtumswahrscheinlichkeit. Zum Primfaktoren berechnen nutzt das Werkzeug zuerst Probedivision durch alle Primzahlen bis 10.000 und dann Pollards Rho-Methode in der Variante von Brent. Gerechnet wird mit BigInt, also ohne Rundungsfehler auch bei sehr großen Zahlen. Zusätzlich erscheinen die vorherige und die nächste Primzahl sowie die eulersche Phi-Funktion.

Grenzen: Zahlen, deren zwei kleinste Primfaktoren beide mehr als etwa 12 Stellen haben, lassen sich im Browser nicht in vertretbarer Zeit zerlegen. Genau darauf beruht die Sicherheit von RSA. In diesem Fall meldet das Werkzeug den nicht zerlegten Rest. Für gemeinsame Teiler mehrerer Zahlen nutzen Sie den ggT- und kgV-Rechner.

Anleitung: Primzahl prüfen in 4 Schritten

  1. Eine ganze Zahl mit bis zu 60 Stellen eintragen oder ein Beispiel wie 360 oder eine Mersenne-Primzahl laden.
  2. Ablesen, ob die Zahl eine Primzahl ist, und die Primfaktorzerlegung ansehen.
  3. In den Details Anzahl der Teiler, eulersche Phi-Funktion sowie vorherige und nächste Primzahl prüfen.
  4. Mit „Ergebnis kopieren“ übernehmen.

Typische Anwendungsfälle

  • Hausaufgaben und Unterricht: Primfaktoren berechnen und die Teileranzahl einer Zahl nachvollziehen.
  • Programmierung: Ergebnisse eines eigenen Primzahltests mit großen Zahlen gegenprüfen.
  • Kryptografie verstehen: Sehen, warum Produkte zweier großer Primzahlen sich nicht mehr zerlegen lassen.
  • Hashtabellen und Algorithmen: Die nächste Primzahl über einer gewünschten Größe finden.
Fragen

Häufige Fragen

Ist 1 eine Primzahl?

Nein. Per Definition hat eine Primzahl genau zwei verschiedene Teiler, 1 und sich selbst. Die 1 hat nur einen Teiler. Die kleinste Primzahl ist 2, zugleich die einzige gerade.

Wie funktioniert die Primfaktorzerlegung?

Man teilt die Zahl so oft wie möglich durch die kleinste Primzahl, dann durch die nächste und so weiter, bis 1 übrig bleibt. Für große Faktoren nutzt das Werkzeug zusätzlich die Rho-Methode von Pollard.

Wie groß dürfen die Zahlen sein?

Bis 60 Dezimalstellen. Der Primzahltest ist auch dafür schnell; die Zerlegung gelingt, solange höchstens ein Faktor sehr groß ist.

Was ist eine Mersenne-Primzahl?

Eine Primzahl der Form 2^p − 1, etwa 2^61 − 1 = 2305843009213693951. Die größten bekannten Primzahlen sind fast alle Mersenne-Primzahlen.

Wie prüfe ich von Hand, ob eine Zahl eine Primzahl ist?

Teilen Sie die Zahl der Reihe nach durch alle Primzahlen bis zu ihrer Quadratwurzel. Geht keine Division ohne Rest auf, ist sie eine Primzahl; bei 97 reicht es, 2, 3, 5 und 7 zu prüfen.

Ist 2^67 − 1 eine Primzahl?

Nein, obwohl der Exponent 67 eine Primzahl ist. Frank Nelson Cole zeigte 1903, dass 2^67 − 1 = 193.707.721 × 761.838.257.287 ist; das Werkzeug zeigt diese Zerlegung im Beispiel.

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