Gute Primzahl

Der Begriff gute Primzahl wird in der Mathematik in unterschiedlichen Bedeutungen verwendet. Die häufigsten Verwendungen beziehen sich auf den Vergleich einer Primzahl mit geeigneten Mittelwerten von Primzahlen aus der Umgebung.

Definition nach Erdős und Straus

Die n-te Primzahl $p_{n}$ heißt gut, falls für alle Paare von Primzahlen $p_{n-i}$ und $p_{n+i}$ , wobei $i$ von 1 bis $n-1$ geht, gilt:

p_{n}^{2}\;>\;p_{n-i}\cdot p_{n+i}.

Es gibt unendlich viele gute Primzahlen. Die ersten lauten

5, 11, 17, 29, 37, 41, 53, 59, 67, 71, 97, … (Folge A028388 in OEIS)

Diese Definition geht auf Paul Erdős und Ernst Gabor Straus zurück.^[1]

Beispiele

Beispiel 1:

Es soll geprüft werden, ob 11 eine gute Primzahl ist.

11 ist die 5. Primzahl: $2,3,5,7,\mathbf {11} ,13,17,19,23$ . Also ist zu prüfen:

11^{2}=121>7\cdot 13=91

11^{2}=121>5\cdot 17=85

11^{2}=121>3\cdot 19=57

11^{2}=121>2\cdot 23=46

Also ist 11 eine gute Primzahl.

Beispiel 2:

Es soll geprüft werden, ob 13 eine gute Primzahl ist.

13 ist die 6. Primzahl: $2,3,5,7,11,\mathbf {13} ,17,19,23,29,31$ . Da

13^{2}=169<11\cdot 17=187

,

gilt nicht $13=p_{6}^{2}>p_{5}\cdot p_{7}$ . Daher ist 13 keine gute Primzahl.

Abgeschwächte Definition

Eine Primzahl heißt gut, wenn sie größer ist als das geometrische Mittel des unmittelbar benachbarten Primzahlpaares.

Die n-te Primzahl $p_{n}$ also heißt gut, falls

p_{n}^{2}\;>\;p_{n-1}\cdot p_{n+1}

.

Auch nach dieser Definition gibt es unendlich viele gute Primzahlen, die ersten davon lauten

5, 11, 17, 29, 37, 41, 53, 59, 67, 71, 79, 97, 101, … (Folge A046869 in OEIS)

Beispiel

Die 79 ist in diesem Sinne eine gute Primzahl, weil

79^{2}=6241>73\cdot 83=6059

.

Sie ist aber keine gute Primzahl im ersten Sinne, weil für das vorhergehende Primzahlpaar gilt

79^{2}=6241<71\cdot 89=6319

.

Weblinks

Eric W. Weisstein: Good Prime. In: MathWorld (englisch).
Folge A028388 in OEIS: Liste der ersten 10000 guten Primzahlen (im ersten Sinn) auf On-Line Encyclopedia of Integer Sequences
Folge A046869 in OEIS: Liste der ersten 10000 guten Primzahlen (im zweiten Sinn) auf On-Line Encyclopedia of Integer Sequences

Einzelnachweise

↑ Richard Kenneth Guy: Good Primes and the Prime Number Graph. In: Unsolved Problems in Number Theory. 2. Auflage. Springer, New York 1994, S. 32 f, §A14. (Google books)

[1] Richard Kenneth Guy: Good Primes and the Prime Number Graph. In: Unsolved Problems in Number Theory. 2. Auflage. Springer, New York 1994, S. 32 f, §A14. (Google books)

[1]

formelbasiert	Carol ((2ⁿ − 1)² − 2) \| Doppelte Mersenne (2^{2^p − 1} − 1) \| Fakultät (n! ± 1) \| Fermat (2^2ⁿ + 1) \| Kubisch (x³ − y³)/(x − y) \| Kynea ((2ⁿ + 1)² − 2) \| Leyland (x^y + y^x) \| Mersenne (2^p − 1) \| Mills (A^3ⁿ) \| Pierpont (2^u⋅3^v + 1) \| Primorial (p_n# ± 1) \| Proth (k⋅2ⁿ + 1) \| Pythagoreisch (4n + 1) \| Quartisch (x⁴ + y⁴) \| Thabit (3⋅2ⁿ − 1) \| Wagstaff ((2^p + 1)/3) \| Williams ((b-1)⋅bⁿ − 1) \| Woodall (n⋅2ⁿ − 1)
Primzahlfolgen	Bell \| Fibonacci \| Lucas \| Motzkin \| Pell \| Perrin
eigenschaftsbasiert	Elitär \| Fortunate \| Gut \| Glücklich \| Higgs \| Hochkototient \| Isoliert \| Pillai \| Ramanujan \| Regulär \| Stark \| Stern \| Wall–Sun–Sun \| Wieferich \| Wilson
basisabhängig	Belphegor \| Champernowne \| Dihedral \| Einzigartig \| Fröhlich \| Keith \| Lange \| Minimal \| Mirp \| Permutierbar \| Primeval \| Palindrom \| Repunit-Primzahl ((10ⁿ − 1)/9) \| Schwach \| Smarandache–Wellin \| Strobogrammatisch \| Tetradisch \| Trunkierbar \| Zirkular
basierend auf Tupel	Ausbalanciert (p − n, p, p + n) \| Chen \| Cousin (p, p + 4) \| Cunningham (p, 2p ± 1, …) \| Drilling (p, p + 2 oder p + 4, p + 6) \| Konstellation \| Sexy (p, p + 6) \| Sichere (p, (p − 1)/2) \| Sophie Germain (p, 2p + 1) \| Vierling (p, p + 2, p + 6, p + 8) \| Zwilling (p, p + 2) \| Zwillings-Bi-Kette (n ± 1, 2n ± 1, …)
nach Größe	Titanisch (1.000+ Stellen) \| Gigantisch (10.000+ Stellen) \| Mega (1.000.000+ Stellen) \| Beva (1.000.000.000+ Stellen)

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