analyze-prime-numbers
О программе
Этот навык предоставляет алгоритмы для анализа простых чисел, включая проверку на простоту, факторизацию и вычисление распределения. Он реализует такие методы, как Миллера-Рабина, пробное деление и решето Эратосфена для задач вычислительной теории чисел. Используйте его, когда вам нужно проверить числа на простоту, найти простые множители или сгенерировать списки простых чисел для доказательств или приложений.
Быстрая установка
Claude Code
Рекомендуетсяnpx skills add pjt222/agent-almanac -a claude-code/plugin add https://github.com/pjt222/agent-almanacgit clone https://github.com/pjt222/agent-almanac.git ~/.claude/skills/analyze-prime-numbersСкопируйте и вставьте эту команду в Claude Code для установки этого навыка
Документация
Analyze Prime Numbers
Select + apply right algo: primality, factorization, distribution. Verify computationally + relate to Prime Number Theorem.
Use When
- Int prime or composite?
- Complete prime factorization
- Count/list primes up to bound
- Verify PNT approx for range
- Investigate prime props in number-theoretic proof/compute
In
- Required: Int(s) to analyze, or bound for distribution
- Required: Task — primality, factorization, distribution
- Optional: Preferred algo (trial div, Miller-Rabin, Sieve Eratosthenes, Pollard's rho)
- Optional: Formal proof or computational verdict
- Optional: Out format (factor tree, prime list, count, table)
Do
Step 1: Determine Task
Classify → 1 of 3 + select algo path:
- Primality: Int n, prime?
- Factorization: Composite n, complete prime factorization
- Distribution: Bound N, analyze primes ≤ N (count, list, gaps, density)
Record task + in values.
→ Clear classification + in values recorded.
If err: Ambiguous ("analyze 60") → ask clarify primality vs factorization vs distribution. Default factorization for composites + primality confirm suspected primes.
Step 2: Primality Testing (if task = primality)
Test n prime, algo matched to size:
-
Trivial: n < 2 not prime. n = 2 or 3 prime. n even + n > 2 → composite.
-
Small n (<10^6): Trial division.
- Test div all primes p ≤ floor(sqrt(n)).
- Opt: test 2, then odd 3, 5, 7, ... or 6k +/- 1 wheel.
- No divisor → prime.
-
Large n (>=10^6): Miller-Rabin probabilistic.
- n - 1 = 2^s * d, d odd.
- Per witness a in {2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37}:
- Compute x = a^d mod n.
- x = 1 or x = n - 1 → pass.
- Else square x up to s - 1 times. x = n - 1 ever → pass.
- No pass → composite (a = witness).
- n < 3.317 * 10^24 → witnesses give deterministic result.
-
Record verdict: prime or composite + witness/cert.
Small primes (1st 25):
| Index | Prime | Index | Prime | Index | Prime |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 10 | 29 | 19 | 67 |
| 2 | 3 | 11 | 31 | 20 | 71 |
| 3 | 5 | 12 | 37 | 21 | 73 |
| 4 | 7 | 13 | 41 | 22 | 79 |
| 5 | 11 | 14 | 43 | 23 | 83 |
| 6 | 13 | 15 | 47 | 24 | 89 |
| 7 | 17 | 16 | 53 | 25 | 97 |
| 8 | 19 | 17 | 59 | ||
| 9 | 23 | 18 | 61 |
→ Definitive (prime/composite) + algo used + witnesses/divisors.
If err: Miller-Rabin "probably prime" + certainty needed → escalate deterministic (AKS or ECPP). Trial div too slow → Miller-Rabin.
Step 3: Factorization (if task = factorization)
Factor n completely → prime power decomposition:
-
Extract small factors by trial div:
- Divide 2 as many times as possible, record exponent.
- Divide odd primes 3, 5, 7, 11, ... up to cutoff (10^4 or sqrt(n) if small).
- After each div, update n → cofactor.
-
Cofactor > 1 + <10^12: Continue trial div ≤ sqrt(cofactor).
-
Cofactor >= 10^12: Pollard's rho.
- f(x) = x^2 + c (mod n), random c.
- Floyd cycle: x = f(x), y = f(f(y)).
- d = gcd(|x - y|, n) each step.
- 1 < d < n → non-trivial factor. Recurse d + n/d.
- d = n → retry diff c.
-
Verify: Multiply all prime factors + exponents = original n. Test each factor primality.
-
Present: n = p1^a1 * p2^a2 * ... * pk^ak, p1 < p2 < ... < pk.
Algo complexity:
| Algo | Complexity | Best for |
|---|---|---|
| Trial division | O(sqrt(n)) | n < 10^12 |
| Pollard's rho | O(n^{1/4}) expected | n up to ~10^18 |
| Quadratic sieve | L(n)^{1+o(1)} | n up to ~10^50 |
| GNFS | L(n)^{(64/9)^{1/3}+o(1)} | n > 10^50 |
→ Complete prime factorization canonical form + multiplication verified.
If err: Pollard's rho fails after many iters (cycle w/o non-trivial gcd) → try diff c (≥5 attempts). All fail → cofactor may be prime → confirm primality.
Step 4: Distribution Analysis (if task = distribution)
Distribution of primes up to N:
-
Generate via Sieve Eratosthenes:
- Bool array size N + 1, true.
- Set 0 + 1 false (not prime).
- Per p from 2 to floor(sqrt(N)):
- Still true → mark multiples p^2, p^2 + p, p^2 + 2p, ... false.
- Collect indices still true.
-
Count: pi(N) = primes up to N.
-
Compare w/ PNT:
- PNT approx: pi(N) ~ N / ln(N).
- Logarithmic integral: Li(N) = integral 2 to N of 1/ln(t) dt.
- Relative err: |pi(N) - N/ln(N)| / pi(N).
-
Analyze gaps (optional):
- Gaps between consecutive primes.
- Max gap, avg gap, twin primes (gap = 2).
- Avg gap near N ~ ln(N).
-
Present summary:
Bound N: 1,000,000
pi(N): 78,498
N/ln(N): 72,382
Li(N): 78,628
Relative error (N/ln(N)): 7.79%
Relative error (Li(N)): 0.17%
Max prime gap: 148 (between 492113 and 492227)
Twin primes: 8,169 pairs
→ Count + PNT compare + optional gap analysis.
If err: N too large in-mem sieve (N > 10^9) → segmented sieve processes range in blocks. Count only (no list) → Meissel-Lehmer for pi(N) direct.
Step 5: Verify Computationally
Cross-check via independent method:
-
Primality: Trial div used → verify quick Miller-Rabin (or vice versa). Known primes → check published tables or OEIS.
-
Factorization: Multiply factors + confirm = original. Independently test each claimed prime.
-
Distribution: Spot-check 3-5 numbers from sieve out for primality. Compare pi(N) published values (pi(10^k) k = 1, ..., 9).
Published pi(N):
| N | pi(N) |
|---|---|
| 10 | 4 |
| 100 | 25 |
| 1,000 | 168 |
| 10,000 | 1,229 |
| 100,000 | 9,592 |
| 10^6 | 78,498 |
| 10^7 | 664,579 |
| 10^8 | 5,761,455 |
| 10^9 | 50,847,534 |
- Doc verification + method + outcome.
→ All results independently verified no discrepancies.
If err: Verification → discrepancy → re-run w/ extra checks (verbose trial div logging). Common: off-by-one sieve bounds, int overflow modular arithmetic, pseudoprime mistaken prime.
Check
- Task correctly classified (primality, factorization, distribution)
- Algo appropriate for in size
- Trivial cases (n < 2, n = 2, even n) handled pre-general
- Primality verdicts definitive (not "probably prime" unqualified)
- Factorizations multiply back to original
- Every claimed prime factor tested primality
- Sieve bounds include sqrt(N) coverage
- PNT compare uses correct formula (N/ln(N) or Li(N))
- Results verified by independent method or published values
- Edge cases (n = 0, 1, 2, neg) addressed
Traps
-
Forget n = 1 not prime: Convention — 1 neither prime nor composite. Many algos silently misclassify.
-
Int overflow modular exp: Computing a^d mod n for Miller-Rabin, naive exp overflows. Use modular exp (repeated squaring + mod each step).
-
Sieve off-by-one: Mark composites starting p^2, not 2p. 2p wastes time but correct; p+1 wrong.
-
Pollard's rho cycle w/ d = n: gcd(|x - y|, n) = n → algo found trivial factor. Retry diff c not just starting pt.
-
Carmichael nums fooling Fermat: Nums like 561 = 3 * 11 * 17 pass Fermat primality all coprime bases. Always Miller-Rabin, not plain Fermat.
-
Confuse pi(n) w/ constant pi: Prime counting fn pi(n) + circle constant 3.14159 share notation. Ctx unambiguous.
→
solve-modular-arithmetic— underpins Miller-Rabin + factorizationexplore-diophantine-equations— factorization prereq for solving manyformulate-quantum-problem— Shor's algo for factorization connects primes → quantum
GitHub репозиторий
Похожие навыки
evaluating-llms-harness
ТестированиеЭтот навык Claude запускает lm-evaluation-harness для тестирования LLM на более чем 60 стандартизированных академических задачах, таких как MMLU и GSM8K. Он предназначен для разработчиков, чтобы сравнивать качество моделей, отслеживать прогресс обучения или сообщать академические результаты. Инструмент поддерживает различные бэкенды, включая модели HuggingFace и vLLM.
cloudflare-cron-triggers
ТестированиеЭтот навык предоставляет обширные знания по реализации Cloudflare Cron Triggers для планирования запуска Workers с помощью cron-выражений. Он охватывает настройку периодических задач, заданий технического обслуживания и автоматизированных рабочих процессов, а также решение распространенных проблем, таких как неверные cron-выражения и ошибки часовых поясов. Разработчики могут использовать его для настройки планировщиков обработчиков, тестирования cron-триггеров и интеграции с Workflows и Green Compute.
webapp-testing
ТестированиеЭтот навык Claude предоставляет инструментарий на базе Playwright для тестирования локальных веб-приложений с помощью Python-скриптов. Он позволяет проводить проверку фронтенда, отладку интерфейса, создание скриншотов и просмотр логов, одновременно управляя жизненным циклом сервера. Используйте его для задач автоматизации браузера, но запускайте скрипты напрямую, вместо чтения их исходного кода, чтобы избежать загрязнения контекста.
finishing-a-development-branch
ТестированиеЭтот навык помогает разработчикам завершать готовую работу, проверяя прохождение тестов и предлагая структурированные варианты интеграции. Он направляет рабочий процесс по слиянию, созданию пул-реквестов или очистке веток после завершения реализации. Используйте его, когда ваш код готов и протестирован, чтобы систематически завершать процесс разработки.
