Primzahlen und Primfaktorzerlegung

Prime Numbers and Prime Factorization

Mathematik Klasse 5 12 Aufgaben
ArithmetikPrimzahlenKerncurriculum

Eine Primzahl hat genau zwei Teiler — 1 und sich selbst; die 1 gehört nicht dazu. Der Primfaktorbaum zerlegt eine Zahl Schritt für Schritt in ihre Primfaktoren und schreibt das Ergebnis als Produkt: 60 = 2 · 2 · 3 · 5. Die Teilbarkeitsregeln sind das Arbeitswerkzeug — Endziffer und Quersumme verraten, mit welchem Primfaktor die Zerlegung beginnen kann. Der Fundamentalsatz der Arithmetik sichert, dass die Zerlegung bis auf die Reihenfolge eindeutig ist: Primzahlen sind die Bausteine, aus denen jede Zahl multiplikativ aufgebaut ist.

Leicht
Wahr / Falsch #1 15s ▶ Testen

Die Zahl 1 ist eine Primzahl.

✓ Falsch
Die Zahl 1 ist keine Primzahl. Eine Primzahl hat genau zwei Teiler: 1 und sich selbst. Die 1 hat aber nur einen einzigen Teiler.
Multiple Choice #2 20s ▶ Testen

Welche dieser Zahlen ist eine Primzahl?

  • ○ 9
  • ○ 15
  • ● 17
17 hat nur die Teiler 1 und 17. Die anderen Zahlen sind zerlegbar: 9 = 3 × 3, 15 = 3 × 5, 21 = 3 × 7.
Lückentext #3 20s ▶ Testen

Die Primfaktorzerlegung von 12 ist 2 × 2 × ___.

✓ Antwort: 3
12 = 2 × 6 = 2 × 2 × 3. Also 12 = 2² × 3.
Mittel
Lückentext #1 25s ▶ Testen

Im Primfaktorbaum von 60 steht oben 60, darunter die Äste 2 und 30, dann 2 und 15, dann 3 und 5. Schreibe das Produkt aller Primzahlen an den Astenden: 60 = 2 × 2 × ___ × 5.

✓ Antwort: 3
Der Baum zerlegt schrittweise: 60 = 2 × 30, 30 = 2 × 15, 15 = 3 × 5. An den Astenden stehen die Primfaktoren 2, 2, 3 und 5. Also 60 = 2 × 2 × 3 × 5.
Multiple Choice #2 20s ▶ Testen

Du willst 231 in Primfaktoren zerlegen. Mit welchem Primfaktor kannst du sicher beginnen, ohne zu dividieren?

  • ● 3
  • ○ 2
  • ○ 5
Die Teilbarkeitsregeln sind das Werkzeug für den Faktorbaum: Die Quersumme 2 + 3 + 1 = 6 ist durch 3 teilbar, also auch 231. Die Endziffer 1 schließt 2 und 5 dagegen aus. 231 = 3 × 7 × 11.
Multiple Choice #3 25s ▶ Testen

Was ist die Primfaktorzerlegung von 36?

  • ○ 2 × 18
  • ○ 4 × 9
  • ● 2 × 2 × 3 × 3
36 = 2 × 18 = 2 × 2 × 9 = 2 × 2 × 3 × 3. Nur 2 × 2 × 3 × 3 besteht ausschließlich aus Primzahlen; 2 × 18 und 4 × 9 enthalten noch zerlegbare Faktoren.
Wahr / Falsch #4 25s ▶ Testen

Tom zerlegt 84 mit dem Faktorbaum über 2 × 42, Mia über 4 × 21. Tom sagt: "Dann bekommen wir am Ende verschiedene Primfaktoren." Hat er recht?

✓ Falsch
Nein. Beide Wege enden bei 84 = 2 × 2 × 3 × 7. Das ist der Fundamentalsatz der Arithmetik: Jede natürliche Zahl größer als 1 hat — bis auf die Reihenfolge — genau eine Primfaktorzerlegung, egal wie der Baum beginnt.
Wahr / Falsch #5 15s ▶ Testen

Die Zahl 2 ist die einzige gerade Primzahl.

✓ Wahr
Jede andere gerade Zahl ist durch 2 teilbar und hat daher außer 1 und sich selbst noch den Teiler 2 — also mehr als zwei Teiler. Nur die 2 ist gerade und prim.
Zahleneingabe #6 30s ▶ Testen

Wie viele Primzahlen gibt es zwischen 1 und 20?

✓ Antwort: 8
Die Primzahlen bis 20 sind: 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19. Das sind 8 Stück.
Schwer
Wahr / Falsch #1 30s ▶ Testen

Lena rechnet: „150 = 2 × 3 × 25, also ist die Primfaktorzerlegung 2 × 3 × 25." Stimmt ihre Primfaktorzerlegung?

✓ Falsch
25 ist keine Primzahl, denn 25 = 5 × 5. Lena muss weiter zerlegen. Richtig ist 150 = 2 × 3 × 5 × 5. Eine Primfaktorzerlegung enthält nur Primzahlen.
Sortieren #2 35s ▶ Testen

Ordne diese Zahlen nach der Anzahl ihrer Primfaktoren (mit Vielfachheit), von der kleinsten Anzahl zur größten.

✓ Antwort: 7,6,12,24
7 ist prim (1 Faktor). 6 = 2 × 3 (2 Faktoren). 12 = 2 × 2 × 3 (3 Faktoren). 24 = 2 × 2 × 2 × 3 (4 Faktoren).
Zahleneingabe #3 30s ▶ Testen

120 Kinder sollen für ein Sportfest in gleich große Gruppen aufgeteilt werden. Wie groß ist die größte mögliche Gruppe, sodass die Gruppe noch kleiner als 20 Kinder ist und kein Kind übrig bleibt?

✓ Antwort: 15
Gesucht ist der größte Teiler von 120, der kleiner als 20 ist. Teiler von 120 unter 20: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15. Der größte ist 15 — es entstehen 8 Gruppen zu je 15 Kindern.