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Grüß euch,

ich würde für diese Aufgabe eine Hilfe benötigen:

Aufgabe:

Geben Sie alle Primzahlen an, die sowohl als Summe als auch als Differenz zweier Primzahlen
darstellbar sind.


Problem/Ansatz:

Ich bin hier auf die Zahl 2 und 5 gekommen.

Da 2 die einzige gerade Primzahl ist. Alle anderen sind ungerade und zwei ungerade Zahlen ergeben immer eine gerade.

Außerdem ist 5 genau in der Mitte von zwei Primzahlen nämlich von 7 und 3 welche genau 5+/-2 wären.


Ich weiß leider nur nicht wie ich das formal begründen kann.


Hätte hier jemand eine Idee, wäre sehr dankbar.

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3 Antworten

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Beste Antwort

Hallo,

die kleinste Primzahl, die Summe zweier anderer Primzahlen ist, ist 5, da 2+3=5 . Außerdem ist 5=7-2, also Differenz zweier Primzahlen.

Wie sieht es nun mit der nächstgrößeren, also 7 aus?

7=2+5 , aber es gibt keine Primzahlen p und q, für die gilt

 7=p-q

q müsste 2 sein, da 2 die einzige gerade Primzahl ist und "ungerade minus ungerade" eine gerade Zahl ergibt.

p wäre dann gleich 9, also keine Primzahl.

Angenommen, es gäbe eine weitere Primzahl r, die sowohl Summe als auch Differenz zweier Primzahlen ist. Dann wäre

r=p+2 und r=q-2 mit p,q prim.

Das wären drei aufeinander folgende Primzahlen, die sich jeweils um 2 unterscheiden.

$$ p \stackrel{+2}{ \longrightarrow} r \stackrel{+2}{ \longrightarrow} q$$

Es gibt aber nur ein Tripel von Primzahlen, dass diese Bedingung erfüllt, nämlich (3;5;7).

Wenn zwei Primzahlen (außer 3 und 5) sich um 2 unterscheiden, liegt dazwischen immer ein Vielfaches von 3.

p+1=3n

Damit wäre q=p+4=p+1+3=3n+3=3(n+1) keine Primzahl.

5 ist also die einzige Lösung.

:-)

PS:

Betrachte die Zahlen p, p+1 und p+2. Eine der drei Zahlen muss ein Vielfaches von 3 sein, da zwei benachbarte Vielfache von 3 sich immer um 3 unterscheiden. Zwischen ihnen stehen immer zwei andere Zahlen. Da p und p+2 Primzahlen sind, muss p+1 das Vielfache von 3 sein.

Avatar von 47 k

danke für die Antwort, jedoch wollte ich fragen wie du von p + 1 + 3 = 3n + 3 kommst.

Ich verstehe nicht wo der 1er hingeht und das n herkommt.

In der Zeile davor habe ich geschrieben: p+1=3n.

Aja ich verstehe, aber das ist ja mehr oder weniger auch eine Annahme, kann ich meinen Beweis darauf stützen?

Ich habe meine Antwort ergänzt.

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Die 2 lässt sich nicht als Summe zweier Primzahlen darstellen.

5 ist richtig. Gib an wie sich 5 als Summe zweier Primzahlen darstellen lässt. Gib an wie sich 5 als Differenz zweier Primzahlen darstellen lässt.

Weitere Zahlen gibt es nicht.

Außerdem ist 5 genau in der Mitte von zwei Primzahlen nämlich von 7 und 3

Begründe warum jede Primzahl, die sowohl als Summe als auch als Differenz zweier Primzahlen darstellbar ist, die mittlere der Primzahlen p, p+2, p+4 sein muss.

Begründe warum für p > 3 eine der Zahlen p, p+2, p+4 keine Primzahl ist.

Tipp. Das hat etwas mit der 3 zu tun.

Avatar von 105 k 🚀

Ich meine die einzige Darstellung in der die Summe oder Differenz zweier Primzahlen, wieder eine Primzahl ergibt, ist durch 5+2/5-2.

Alle anderen Primzahlen außer 2 sind ja ungerade und zwei ungerade Zahlen ergeben eine Gerade, wodurch man schon keine Primzahl mehr treffen kann.

Ich weiß jetzt leider nicht wie ich bei deinem Tipp weiterarbeiten müsste.

Könntest du das nochmal erklären für mich?

Einfach mal für p ein paar Primzahlen einsetzen.

p = 5, warum ist p+4 keine Primzahl?

p = 7, warum ist p+2 keine Primzahl?

p = 11, warum ist p+4 keine Primzahl?

p = 13, warum ist p+2 keine Primzahl?

p = 17, warum ist p+4 keine Primzahl?

p = 19, warum ist p+2 keine Primzahl?

p = 23, warum ist p+4 keine Primzahl?

p = 29, warum ist p+4 keine Primzahl?

Finde den gemeinsamen Grund. Verallgemeinere.

Ja gut man erhält immer ein Vielfaches von drei, das kann denn keine Primzahl sein

Tut mir Leid, aber ich verstehe nicht wie mir das jetzt hilft

Wenn jede Primzahl, die sowohl als Summe als auch als Differenz zweier Primzahlen darstellbar ist, die mittlere der Primzahlen p, p+2, p+4 sein muss und für p > 3 eine der Zahlen p, p+2, p+4 keine Primzahl ist, dann muss jede Primzahl, die sowohl als Summe als auch als Differenz zweier Primzahlen darstellbar ist, kleiner oder gleich 5 sein.

Begründe also, warum für jedes p∈ℕ eine der Zahlen p, p+2, p+4 ein Vielfaches von drei ist.

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Die Angabe der Primzahl 5 ist erst einmal richtig. Damit ist aber noch nich geklärt, ob es noch weitere Lösungen geben könnte.

Der Satz sollte bekannt sein, dass jede Primzahl >3 entweder die Form 6k-1 oder 6k+1 besitzt.

Die Summe/Differenz zweier solcher Primzahlen hat dann die Form 6m-2 oder 6m oder 6m+2 und kann nicht wieder Primzahl sein.

Avatar von 54 k 🚀

Hmm bei deinem letzten Satz ( das mit der Form 6m-2 oder 6m oder 6m+2 ) kann ich nicht ganz folgen.

Könntest du mir den nochmal erklären?

Aber das ist ja mehr oder weniger nur eine Annahme die du davor aufgestellt hast.

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