🆗 ▶ NĂșmeros primos y compuestos 👍

Cuando en 1Âș ESO y 2Âș ESO se habla de nĂșmeros primos y compuestos, se hace desde una perspectiva muy pragmĂĄtica, es decir, solo nos vale para resolver determinados problemas, que son los que se arrastran durante toda la ESO y Bachillerato. En este caso, este tipo de nĂșmeros solo interesan si:

  • Nos sirven para factorizar otros nĂșmeros, que llamamos compuestos.
  • Nos sirven para hallar el mcd y el mcm de otros nĂșmeros.
  • En 3Âș ESO nos sirven para factorizar el tĂ©rmino independiente de un polinomio y aplicar la regla de Ruffini.

Como ves nos quedamos muy en la superficie de lo que realmente son los nĂșmeros primos y compuestos. En esta entrada, voy a explicarte algo mĂĄs sobre este tipo de nĂșmero, primo, que es peculiar porque solo es divisible por Ă©l mismo y por el uno. Espero que cualquier chaval de 1Âș ESO a 4Âș ESO no encuentre dificultad en entender lo que aquĂ­ voy a decir. Como de costumbre, si algo no te ha quedado claro y necesitas mĂĄs explicaciones, por favor escrĂ­belo en los comentarios al final👇. No es la intenciĂłn de esta entrada en costituir una diatriba tĂ©cnica sobre teorĂ­a de nĂșmeros; solo pretendo dar una visiĂłn diferente de lo que se analiza en las clases de enseñanza secundaria sobre nĂșmeros primos.

Empezamos.➡

ÂżQuĂ© son los nĂșmeros primos y compuestos?

Las definiciones de estos tipos de nĂșmeros son excluyentes 👁. Quiere esto decir, que o bien un nĂșmero es primo o bien es compuesto 🙂 (al igual que o bien es par o bien es impar). Por lo tanto si definimos los nĂșmeros primos, tenemos definidos los nĂșmeros compuestos y viceversa 🔖. Todo se basa en el nĂșmero de divisores enteros positivos (es decir, naturales) que posee 🔱:

📱 Un nĂșmero es primo si solo lo dividen el uno y Ă©l mismo đŸ’„ ‌
📱 Un nĂșmero es compuesto si no es primo đŸ’„â€Œ

Esta definiciĂłn establece que el 5 es un nĂșmero primo ✅, mientras que el 6 es un nĂșmero compuesto ☑; ya que el 5 solo es divisible por sĂ­ mismo y el uno, mientras que el 6 es divisible por sĂ­ mismo y por el uno, pero tambiĂ©n por el 2 y por el 3.

Las preguntas que podemos hacernos son đŸ€·: ÂżcuĂĄntos nĂșmeros primos hay? Âżse acaban alguna vez? Âżson fĂĄciles de encontrar? y sobre todo ÂżquĂ© pasa con el 0 y con el 1?, Âżson primos o compuestos? đŸ€”

Voy a empezar por responderte a las Ășltimas preguntas:

  • el 0 es compuesto. 🎉
  • el 1 no es ni primo ni compuesto. 🙃

El 0 es un nĂșmero compuesto

📱 Cuando decimos que un nĂșmero es divisor de otro, lo que queremos decir es que cuando los dividimos el resto de esa divisiĂłn es 0. Pero ÂżquĂ© ocurre si divides al nĂșmero 0 por cualquier otro (excepto por 0, ya que esa operaciĂłn no estĂĄ definida)? Pues que al dividir al 0 por cualquier nĂșmero, el resto siempre va a ser 0, es decir:

📱 El 0 es mĂșltiplo de todos los nĂșmeros, y por tanto es un nĂșmero compuesto đŸ’„â€Œ

El 1 no es ni compuesto ni primo

Si ahora aplicamos el mismo razonamiento que antes al nĂșmero 1, tenemos que ningĂșn nĂșmero divide a 1, pero todos los nĂșmeros sĂ­ se pueden dividir por Ă©l. De esta manera podrĂ­amos decir que el 1 es un nĂșmero primo.

Pero ÂĄÂĄespera!! [simple_icon name=»adblock»] para que un nĂșmero sea primo ÂżcuĂĄntos divisores necesita? đŸ€” Necesita dos divisores: Ă©l mismo y el uno; pero ÂżquĂ© ocurre ahora? que el 1 solo tiene un divisor, por lo que tampoco es primo. Es un caso especial y

📱 El 1 no es ni nĂșmero primo ni nĂșmero compuesto đŸ’„ ‌

Y Âżtodo esto es importante en una clase de la ESO? 😕, pues sinceramente, en el dĂ­a a dĂ­a de la enseñanza secundaria en España no tiene ninguna importancia si el 1 es primo o compuesto 🙅. Yo se lo cuento a mis alumnos (y no siempre) como mera curiosidad: algunos se quedan con ello y otros se olvidan a los dos minutos⌛. Es mucho mĂĄs importante centrarse en otras cuestiones en cuanto a manejo de nĂșmeros y operaciones (aritmĂ©tica), y aquellos que vayan a estudiar una carrera de ciencias puras ya se buscarĂĄn las vueltas con esta cuestiĂłn➰.

En lo que sĂ­ que insisto, porque es fĂĄcil caer en error, 📱 es en dejar claro que el 0 es mĂșltiplo de cualquier nĂșmero. Esta afirmaciĂłn descoloca al principio, pero piĂ©nsalo, si puedes dividir el 0 por un nĂșmero sin que te deje resto, es porque es mĂșltiplo de ese nĂșmero. Y puesto que 0 lo puedo dividir por cualquier nĂșmero sin que deje resto, el 0 es mĂșltiplo de todos los nĂșmeros.

ÂżCuĂĄntos nĂșmeros primos y compuestos hay?

La pregunta de đŸ€” ÂżcuĂĄntos nĂșmeros compuestos hay? casi nunca se pregunta, ni se responde en clase porque de forma tĂĄcita todo el mundo estĂĄ de acuerdo en que hay infinitos nĂșmeros compuestos. Pero creo que es hora, al menos, de justificar esta afirmaciĂłn.

👆 Sabemos que hay infinitos nĂșmeros naturales. AdemĂĄs sabemos ✌ que un nĂșmero compuesto se «consigue» multiplicando dos nĂșmeros naturales, que no sean ni 0 ni 1. Pues con esto es suficiente: siempre es posible elegir dos nĂșmeros naturales (primos o no) distintos de 0 y de 1, multiplicarlos y conseguir asĂ­ un nĂșmero compuesto. Como hay infinitos nĂșmeros naturales, hay infinitas formas de elegir dos nĂșmeros naturales diferentes, y cada elecciĂłn nos da por resultado un nĂșmero compuesto diferente, por lo tanto hay infinitos nĂșmeros compuestos. ♟

Te lo repito.

📱 Hay infinitos nĂșmeros compuestos đŸ’„ ‌

Algo un poco mĂĄs complicado es deducir que hay infinitos nĂșmeros primos. La demostraciĂłn que te voy a explicar aquĂ­ es la que propuso Euclides, que viviĂł en los S. IV – III a. C. (hace unos 2200 años aproximadamente).

En mi opiniĂłn personal, me parece que es una demostraciĂłn muy elegante. Creo que tiene varias caracterĂ­sticas importantes:

  • ✅ Hay otras demostraciones que utilizan herramientas potentes de matemĂĄticas, pero esta demostraciĂłn la puede seguir cualquier persona sin mĂĄs que saber multiplicar y dividir.
  • ✅ Es una demostraciĂłn por reducciĂłn al absurdo. Vamos a suponer que hay un nĂșmero finito de nĂșmeros primos y vamos a concluir que no puede ser verdad.
  • ❌ No te dice cĂłmo calcular el «siguiente» nĂșmero primo. Y esto es un problemĂłn, porque nadie sabe cĂłmo se distribuyen los nĂșmeros primos. Aunque dentro de un rato te dirĂ© un poquito sobre la distribuciĂłn de nĂșmeros primos.
  • ❌ No te dice cĂłmo factorizar el nuevo nĂșmero que consigues. Esto es lĂłgico, si te dijera quĂ© nĂșmero primo estĂĄs utilizando, simplemente deberĂ­as dividir y ya estĂĄ.

Vamos a empezar ⭐. Para que todo el mundo me pueda seguir, voy a ir haciendo lo mismo de dos formas diferentes: en negro sobre fondo crema la demostraciĂłn matemĂĄtica correctamente escrita; sobre fondo verde, y en itĂĄlica, lo mismo pero de forma numĂ©rica, para que si tienes problemas en la abstracciĂłn de la demostraciĂłn puedas seguirla sin ningĂșn problema.

Supongamos que hay un nĂșmero finito de nĂșmeros primos:

    \[\mathbb{P}=\{p_1, p_2, \ldots ,p_n\}\]

Si multiplicamos todos los nĂșmeros primos conocidos, obtenemos un nĂșmero que es compuesto en el que hemos «usado» todos los primos existentes:

    \[N=p_1\cdot p_2\cdots p_n\]

Si al nĂșmero obtenido, le sumamos una unidad, obtenemos N+1 que no es mĂșltiplo de ningĂșn primo de \mathbb{P} pues siempre deja de resto 1 cuando se le divide por algĂșn p_i.

Por lo tanto hay dos opciones:

  • O bien N+1 es un nĂșmero primo que no habĂ­amos considerado antes.
  • O bien existe un nuevo nĂșmero primo, llĂĄmese \rho, que divide a N+1 pero que no pertenecĂ­a a \mathbb{P}

En cualquier caso hemos añadido un nuevo nĂșmero primo. Y como este algoritmo se puede repetir, en cada paso vamos añadiendo, al menos, un nuevo nĂșmero primo.

Por tanto el nĂșmero de nĂșmeros primos es infinito.

Supongamos que conocemos todos los nĂșmeros primos conocidos y que son (suponemos que no hay mĂĄs):

    \[\mathbb{P}=\{2,3,5,7,11\}\]

Vamos a multiplicar todos los nĂșmeros primos que existen y asĂ­ conseguimos un nĂșmero compuesto:

    \[2\cdot 3\cdot 5\cdot 7\cdot 11=2310\]

Ahora vamos a sumar 1 al nĂșmero anterior, obtenemos asĂ­ 2311
Observa que este nuevo nĂșmero no es divisible por ningĂșno de los nĂșmeros primos de los que tenĂ­amos al principio (siempre sobra 1)
.

Por lo que caben dos opciones:

  • O bien 2311 es un nĂșmero primo.
  • O bien existe un nuevo nĂșmero primo que no conocĂ­amos que divide a 2311.

AsĂ­ que espero que te haya quedado claro que:

📱 Hay infinitos nĂșmeros primos đŸ’„ ‌

ÂżCĂłmo se distribuyen los nĂșmeros primos?

Esta es la pregunta del millĂłn. Del 💰 millĂłn de dĂłlares para el que consiga revolverlo 💰. Como puedes comprender yo no te lo voy a resolver aquĂ­, ÂĄquĂ© mĂĄs quisiera!. De lo que sĂ­ te voy a hablar es de algunas curiosidades.

Hay intervalos de nĂșmeros tan grandes como se quiera donde no hay nĂșmeros primos.

Primero voy a darte unos ejemplos numĂ©ricos, porque esto no es tan «evidente» 🧐 como la demostraciĂłn de la infinitud de primos. Lo que dice el tĂ­tulo es que puedes encontrar cadenas de 10 o 15 o 1000 o 1\, 000\, 000 de nĂșmeros naturales consecutivos donde no hay ningĂșn primo, ni uno solo; son desiertos de primos 🏜. Por ejemplo:

  • 8,\ 9,\ 10 son los tres primeros nĂșmeros consecutivos que no son primos. Pero tambiĂ©n tienes el 44,\ 45,\ 46.
  • 24,\ 25,\ 26,\ 27,\ 28 es la primera cadena de cinco nĂșmeros consecutivos que no son primos. Pero tambiĂ©n tienes al 32,\ 33,\ 34,\ 35,\ 36.
  • La primera cadena de diez nĂșmeros consecutivos que no son primos es: 114,\ 115,\ 116,\ 117,\  118 ,\ 119, \, 120,  \,121,   \,122,    \,123,    \,124,   \,125,    \,126. De hecho es una cadena de trece nĂșmeros. Buscar la siguiente te la dejo a tĂ­; te doy una pista đŸ§©: son todos nĂșmeros menores de 250.

Creo que ya puedes ver por dĂłnde vamos. Evidentemente es mĂĄs fĂĄcil encontrar tres nĂșmeros consecutivos que no son primos que encontrar cien nĂșmeros consecutivos que no son primos. Pero hay una pregunta mĂĄs interesante que hacerse: Âżexisten esas cadenas de nĂșmeros? es decir, Âżexisten cadenas, arbitrariamente largas de nĂșmeros consecutivos que no son primos? đŸ€”

Si quieres la respuesta rĂĄpida, te lo digo ya mismo: SI

Pero si lo que quieres es una demostraciĂłn aquĂ­ te va. Al igual que antes, voy a ir haciĂ©ndolo en dos columnas para que puedas seguir la demostraciĂłn con un ejemplo al lado. Antes de nada, por que lo vas a necesitar, te voy a decir quĂ© es el factorial del un nĂșmero.

Se llama factorial de un nĂșmero a n!=n\cdot (n-1)\cdot (n-2)\cdots 3\cdot 2\cdot 1.
Es decir el factorial de un nĂșmero se obtiene multiplicando todos los nĂșmeros menores que Ă©l.

AsĂ­

  • 3!=3\cdot 2\cdot 1=6
  • 6!=6\cdot 5\cdot 4\cdot 3\cdot 2\cdot 1=720

Bueno, pues con esta herramienta comenzamos:

Sea n-1 el nĂșmero de nĂșmeros compuestos consecutivos que queremos.

Es evidente que n!=n\cdot (n-1)\cdot (n-2)\cdots 3\cdot 2\cdot 1 es un nĂșmero que es mĂșltiplo de todos los nĂșmeros menores que n (sean primos o no). Ahora podemos deducir lo siguiente:

  • n!+1 no es mĂșltiplo de ningĂșn nĂșmero menor que n. En particular, puede que este nĂșmero sea primo.
  • n!+2 es mĂșltiplo de 2 porque es la suma de dos mĂșltiplos de 2: n! y 2
  • n!+3es mĂșltiplo de 3 porque es la suma de dos mĂșltiplos de 3: n! y 3
  • n!+4es mĂșltiplo de 4 porque es la suma de dos mĂșltiplos de 4: n! y 4
  • ……….y asĂ­ continuamos hasta llegar a………
  • n!+n que es mĂșltiplo de n pues es la suma de dos mĂșltiplos de n: n! y el propio n.

AsĂ­ hemos conseguido n-1 nĂșmeros consecutivos, todos compuestos:

n!+2, \ n!+3, \ n!+4, \ldots, \ n!+n

Queremos conseguir 9 nĂșmeros compuestos consecutivos.

Es evidente que 10!=3\ 628\ 800 es mĂșltiplo de 10 y tambiĂ©n de todos los nĂșmeros menores que 10. Recuerda que

10!=10\cdot 9\cdot 8\cdot 7\cdot 6\cdot 5\cdot 4\cdot 3\cdot 2\cdot 1

  • 10!+1=3\ 628\ 801 no es mĂșltiplo de 2,\ 3,\ldots, 10 porque deja resto 1 al dividirlo por cualquiera de ellos.
  • 10!+2=3\ 628\ 802 es mĂșltiplo de 2,\ 3,\ldots, 10 porque es la suma de 10! que es mĂșltiplo de 2 y el propio 2.
  • 10!+3=3\ 628\ 803es mĂșltiplo de 2,\ 3,\ldots, 10 porque es la suma de 10! que es mĂșltiplo de 3 y el propio 3.
  • 10!+4=3\ 628\ 804es mĂșltiplo de 2,\ 3,\ldots, 10 porque es la suma de 10! que es mĂșltiplo de 4 y el propio 4.
  • Y asĂ­ podemos seguir hasta llegar a…
  • 10!+10=3\ 628\ 810 que es mĂșltiplo de 2,\ 3,\ldots, 10 porque es la suma de 10! que es mĂșltiplo de 10 y el propio 10.

AsĂ­ hemos obtenido 10-1=9 nĂșmeros consecutivos todos compuestos:

    \[3\ 628\ 802 ,\ldots,\,3\ 628\ 810\]

Es decir, hemos encontrado un mĂ©todo para construir cadenas tan largas como deseemos de nĂșmeros compuestos consecutivos.

📱 Existen cadenas de longitud arbitrariamente largas de nĂșmeros compuestos consecutivos đŸ’„ ‌

No obstante, debes tener en cuenta que lo que hemos conseguido es la forma de hallar alguna cadena de longitud arbitraria, pero no la forma de encontrar la primera cadena que cumple esto 1ïžâƒŁ . De hecho en el ejemplo te he mostrado cĂłmo conseguimos la cadena de diez nĂșmeros compuestos a partir de 3\ 628\ 802 y antes te di una de trece nĂșmeros que empezaban en 114.

Pero entonces ÂżcĂłmo se distribuyen los nĂșmeros primos?

Pues como te he dicho antes, esto es la pregunta del millĂłn, pero ya te puedes hacer una idea por lo que te he mostrado, que los nĂșmeros primos son cada vez mĂĄs escasos; ya que hay «espacios» en los nĂșmeros naturales donde hay 10, 100 o 1\ 000\ 000, o mĂĄs, de nĂșmeros consecutivos que no son primos.

En general, y para aquellos de vosotros que habĂ©is estudiado los logaritmos (4Âș ESO), si llamamos \pi(x) al nĂșmero de nĂșmeros primos menores que x entonces podemos decir que

    \[\pi(x)\sim\frac{x}{\log x}\]

Se llama teorema de los nĂșmeros primos y lo enunciĂł Gauss (ÂĄCĂłmo no iba a andar por aquĂ­?) Explicar esta fĂłrmula me llevarĂ­a muchas entradas, por eso os la voy a traducir de una manera libre para que podĂĄis intuir quĂ© es lo que quiere decir.

Puesto que no es la razĂłn de esta entrada explicar lo que es una funciĂłn asintĂłtica y demĂĄs, podĂ©is interpretar esta fĂłrmula (con todas las precauciones necesarias) como que el nĂșmero de primos es

    \[\pi(x)=\frac{x}{\log x}\]

donde \log es el logaritmo neperiano. Vamos a hacer una tabla.

[table id=1 /]

Como ves en esta tabla podemos ver que el nĂșmero calculado con esa fĂłrmula es menor que lo que ocurre realmente. Pero al ser una funciĂłn asintĂłtica, para nĂșmeros muy grandes, las columnas calculada y real se van haciendo progresivamente iguales. Te vuelvo a recordar que esto no es estrictamente correcto, pero para un nivel de hasta 4Âș ESO es mĂĄs que suficiente.

Si ahora calculas los porcentajes de nĂșmeros primos que hay menores que uno dado obtienes (con los datos de la tabla anterior):

  • Primos menores que 10: 40\%
  • Primos menores que 100: 25\%
  • Primos menores que 1000: 16,8\%
  • Primos menores que 10000: 12,29\%
  • Primos menores que50000: 10,27\%

Como ves, los nĂșmeros primos van haciĂ©ndose cada vez mĂĄs y mĂĄs raros. A modo de curiosidad, te dirĂ© que el nĂșmero de primos menores que 100\ 000\ 000\ 000 (sĂ­, mil millones) es de 50\ 847\ 534 que son muchos, sĂ­; pero representan tan solo el 5\% del total de nĂșmeros.

ÂżY cĂłmo puedo saber si un nĂșmero es primo o no?

Esta pregunta lleva asociada otra: «y si un nĂșmero es compuesto ÂżcĂłmo puedo factorizarlo?» đŸ€” La primera pregunta, saber si un nĂșmero es o no es primo, es mĂĄs o menos asumible. La segunda pregunta es algo muy complicado. Voy a ir explicĂĄndote todo esto en esta secciĂłn y para ello voy a utilizar los nĂșmeros

    \[61, \qquad 173,\qquad 527, \qquad 991, \qquad 2003,\qquad 6523,\qquad 9907\]

De los nĂșmeros que te he dado, algunos son compuestos. ÂżTe atreves? ↗

ÂżEs primo?

A lo largo de la historia se han ido desarrollando diferentes formas de averiguar si un nĂșmero es primo o no. Voy a enseñarte alguna sencilla.

Criba de EratĂłstenes

Probablemente la primera y mĂĄs sencilla forma de descubrir nĂșmeros primos es la que desarrollĂł EratĂłstentes en el S III a. C.

Lo primero que debes hacer es crear una tabla con todos los nĂșmeros que quieres someter a la prueba. Imagina que queremos saber quĂ© nĂșmeros, menores de 100, son primos; en ese caso creamos la siguiente tabla.

[table id=3 /]

Ahora vamos a empezar a tachar:

  • 👉 Empezamos por el 2 que es el primer primo (ÂĄY ademĂĄs es par!). Lo que hacemos es ir contando de dos en dos y vamos tachando. AsĂ­ eliminamos los nĂșmeros 2, \ 4,\ 6,\ 8,\ldots, 100 Y hemos acabado con el 2 ✅
  • 👉 Buscamos el menor nĂșmero que no hemos tachado, el 3, y ahora empezamos a contar de tres en tres y vamos tachando. AsĂ­ eliminamos los nĂșmeros 3, \ 6,\ 9,\ 12,\ldots, 99 (si algĂșn nĂșmero ya estaba tachado, lo volvemos a tachar). Y hemos acabado con el 3 ✅
  • 👉 Buscamos el siguiente nĂșmero que no hemos tachado, el 5, y ahora empezamos a contar de cinco en cinco y vamos tachando. AsĂ­ eliminamos los nĂșmeros 5, \ 10,\ 15,\ 20,\ldots, 100 (si algĂșn nĂșmero ya estaba tachado, lo volvemos a tachar). Y hemos acabado con el 5 ✅
  • 👉 ÂżAdivinas cuĂĄl es el siguiente nĂșmero?, efectivamente, es el 7, y Âżcada cuĂĄnto tenemos que contar? efectivamente de siete en siete y vamos tachando los nĂșmeros 7, \ 14,\ 21,\ 28,\ldots Âży si algĂșn nĂșmero ya estĂĄ tachado?, pues lo volvemos a tachar. Y asĂ­ acabamos con el 7 ✅
  • 👉 ÂżCuĂĄl es el siguiente nĂșmero? đŸ€” Efectivamente el 11 ✅
  • 👉 ÂżY el siguiente? El 13 ✅

Y asĂ­ continuamos con todos hasta que no queda ninguno mĂĄs. Al final la tabla te tiene que quedar de la siguiente manera:

[table id=4 /]

Por lo tanto, ya sabes que 61 es un nĂșmero primo.

Ventajas y desventajas de la criba de EratĂłstenes:

  • ✅Es un algoritmo muy sencillo y fĂĄcil de realizar.
  • ✅ Acabas hallando todos los primos.
  • ❌ Consume mucho tiempo.
  • ❌ No es fĂĄcil de implementar para nĂșmeros grandes: intenta hallar los primos menores que 1000 o 10\, 000

Criterio de la mitad

Si tenemos un nĂșmero, el menor nĂșmero primo por el que lo podemos dividir es 2. Luego si un nĂșmero, n, es compuesto serĂĄ divisible por algĂșn nĂșmero que sea menor que \displaystyle \frac{n}{2}.

Esto estĂĄ muy bien. Si tomamos el 61 podemos calcular su mitad que es 30,5 y por tanto si ningĂșn nĂșmero menor o igual que 30 lo divide, eso es que es primo.

Esto se puede mejorar un poco: imagĂ­nate un nĂșmero divisible por 24, entonces lo es por 2 y 3, que son los factores primos de 24. Si piensas un poco, todo esto significa que nos tenemos que fijar solamente en los nĂșmeros primos menores que la mitad del nĂșmero estudiado 🎉

Por tanto, para el caso del 61 tenemos que fijarnos en 2, 3, 5, 7 ,11, 13, 17, 19, 23, 29. Y como ninguno de estos nĂșmeros divide a 61, eso significa que es un nĂșmero primo.

Criterio de la raĂ­z

Este criterio nos va a facilitar mucho las cosas. Es un paso mĂĄs que podemos dar al criterio de la mitad. Al final vamos a tener que hacer divisiones, pero bastantes menos «cuentas» que si seguimos el mĂ©todo de la mitad y muchas menos que con la criba de EratĂłstenes 👍.

Si tenemos todos los nĂșmeros del 1 al n. ÂżCuĂĄl es el mayor nĂșmero que podemos conseguir usando dos de ellos (se puede repetir)? đŸ€” Es el cuadrado del mayor de ellos. ImagĂ­nate que tenemos los nĂșmeros \{1,\ldots,10\} el mayor nĂșmero que puedes calcular es 10^2=100

ÂżY cĂłmo puedo usar esto para encontrar primos? đŸ€” Sencillo, toma el 61, que ya sabemos que es primo, pero vamos a hacer como si no lo supiĂ©ramos. Si el 61 no es divisible por ningĂșn nĂșmero menor que su raĂ­z cuadrada \sqrt{61} \approx 7,81<8 entonces es que 61 es primo.

Pero es que hay mĂĄs 😯. Al igual que antes, no necesitas operar con todos los nĂșmeros menores que 8 si no solamente con los primos que son menores que 8. Es decir, con 2,3,5,7. Como ninguno de estos nĂșmeros divide a 61, entonces es primo.

FĂ­jate que hemos pasado de probar todos los nĂșmeros menores que 61 en la criba de EratĂłstenes, a probar 30 nĂșmeros (realmente los 10 nĂșmeros primos menores de 30) con el criterio de la mitad; y ahora ÂĄtan solo hay que probar 4! Esto estĂĄ muy bien.

Vamos a hacer otro ejemplo: Âżes primo el 2003? Lo primero que hacemos es calcular su raĂ­z cuadrada: \sqrt{2003}\approx 44,75< 45. Ahora buscamos los nĂșmeros primos menores de 45:

    \[3,\ 5,\ 7,\ 11,\ 13,\ 17,\ 19,\ 23,\ 29,\ 31,\ 37,\ 41,\ 43\]

Si divides 2003 por cada uno de los nĂșmeros anteriores, verĂĄs que no es mĂșltiplo de ninguno. Por lo tanto 2003 es un nĂșmero primo (piensa que solo has tenido que hacer 13 operaciones, lo cual facilita mucho la cuestiĂłn).

Ahora date cuenta de una cosa: con la criba de EratĂłstenes anterior, ya conoces los 25 nĂșmeros primos que son menores que 100. Y puesto que 100\cdot 100=10\, 000 ahora ya puedes calcular quĂ© nĂșmeros menores de 10\, 000 son primos. ÂĄÂĄY como mucho necesitarĂĄs 25 operaciones!!.

Por ejemplo:

  • Para calcular si 61 es primo, necesitas como mucho 4 operaciones.
  • Para calcular si 173 es primo, necesitas como mucho 4 operaciones.
  • Para calcular si 527 es primo, necesitas como mucho 8 operaciones.
  • Para calcular si 991 es primo, necesitas como mucho 10 operaciones.
  • Para calcular si 2003 es primo, necesitas como mucho 12 operaciones.
  • Para calcular si 6523 es primo, necesitas como mucho 20 operaciones.
  • Para calcular si 9907 es primo, necesitas como mucho 24 operaciones.

Como ves esta forma de calcular nĂșmeros primos es bastante rĂĄpida, si bien necesitas siempre conocer algĂșn nĂșmero primo para empezar. Es decir, si no conoces si 83 es un nĂșmero primo o no, ÂżCĂłmo vas a saber si tienes que dividir 9907 por 83 o no? Primero tienes que saber si 83 es primo…

Las ventajas y desventajas del método de la mitad y de la raíz son:

  • ✅ «Elimina» muchos nĂșmeros a probar, asĂ­ que facilita los cĂĄlculos. 
  • ✅ Se puede hacer en un nĂșmero finito de pasos. 
  • ❌ A pesar de todo puede llegar a consumir mucho tiempo. ÂżCrees que es primo el nĂșmero 523\, 417? Su raĂ­z cuadrada es \sqrt{523\, 417}\approx 723,48<724 y ahora tienes que ir probando los primos menores que 724 (ÂżcuĂĄles son esos nĂșmeros primos? đŸ€·) por lo que tampoco es que nos haya solucionado mucho Âżverdad?
    Vamos a estimar cuĂĄntas operaciones deberĂ­as hacer. Si supones que cada 100 naturales hay 25 primos (cada vez se van haciendo mĂĄs raros, pero vamos a estimar por lo alto) entonces puedes intuir que habrĂĄ unos 175 primos hasta 724. Desde luego son bastantes menos que 724, y muchos menos que la mitad de 523\, 417. Pero a pesar de todo primero tienes que calcular los primos menores de 724, y eso te va a llevar un buen rato.

Espero que te haya quedado claro que saber si un nĂșmero es primo o no puede ser bastante complicado đŸ€Ż. Hay otros mĂ©todos, y se van complicando mĂĄs y mĂĄs; y hacen uso de herramientas matemĂĄticas que no estĂĄn al alcance de un estudiante de secundaria đŸ« Y a todo esto, te dije que esta era la pregunta fĂĄcil. La pregunta realmente difĂ­cil es la de «¿quĂ© dos nĂșmeros debo multiplicar para hallar uno dado?» Si eliges dos nĂșmeros primos suficientemente grandes como 1493 y 1499 y los multiplicas obtienes el nĂșmero 2\, 238\, 007; asĂ­ que imagĂ­nate el problema al revĂ©s: Âżes primo 2\, 238\, 007? y si no lo es ÂżcuĂĄles son sus factores primos? Ahora imagĂ­nate este problema con un nĂșmero de digamos… cuarenta dĂ­gitos o cuatrocientos.

Espero que te haya quedado claro que esto de los nĂșmeros primos es un tema muy amplio. AdemĂĄs, me prometĂ­ a mĂ­ mismo que no te iba a decir nada sobre seguridad de internet y nĂșmeros primos y lo he conseguido 😀.

A continuación te muestro la bibliografía que he seguido para realizar esta entrada, pero si tienes alguna idea, sugerencia o bien hay algo que no te ha quedado claro, por favor ponlo en los comentarios abajo. 👇

Si te ha gustado lo que has leĂ­do y quieres invitarme a un cafĂ© ☕, te doy las gracias por adelantado.

▶ Gracias por leerme âœ…

BibliografĂ­a

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