Cuenta las variables distintas: la tabla de verdad tiene 2ⁿ filas, y la primera tiene todas ellas en 1.
Dale a cada subfórmula su propia columna y rellena las columnas de dentro hacia fuera.
Aplica la regla de cada conectivo: → solo es 0 en 1 → 0, y ↔ vale 1 cuando ambos lados coinciden.
Para las equivalencias, compara las columnas finales fila por fila; para un argumento, mira solo las filas en las que todas las premisas valen 1.
Para negar un enunciado cuantificado, desplaza ¬ hacia dentro, intercambia ∀ y ∃ y niega la fórmula interior.
Lógica digital: puertas, mapas K y biestables
Puertas básicas
A·B, A + B, A′, (A·B)′, (A + B)′, A ⊕ B
Reglas de Boole
X + X′ = 1, X·X′ = 0, X + XY = X, XY + XY′ = X
De Morgan
(X·Y)′ = X′ + Y′, (X + Y)′ = X′·Y′
Orden del mapa de Karnaugh
00, 01, 11, 10 (Gray code)
Grupo de 2ᵏ celdas
pierde k variables
Multiplexor de 4 a 1
F = A′B′I0 + A′BI1 + AB′I2 + ABI3
Biestables
D: Q⁺ = D, T: Q⁺ = T ⊕ Q, JK: Q⁺ = JQ′ + K′Q
Contadores
n bits: 2ⁿ estados; módulo N: el menor n con 2ⁿ ≥ N; fsal = fclk/N
Contador asíncrono
fmax = 1/(n·tpd)
Contadores en anillo y Johnson
n y 2n estados
Método
En un circuito, trabaja desde las entradas hasta la salida puerta por puerta y escribe el valor en cada hilo, o escribe su expresión y rellena la tabla de verdad.
Para simplificar, coloca los 1 (y las indiferencias como X) en un mapa de Karnaugh con filas y columnas en código Gray: 00, 01, 11, 10.
Cubre los 1 con los menos grupos posibles y lo más grandes posible, de 1, 2, 4, 8 o 16 celdas, envolviendo los bordes; cada grupo es un término producto formado por las variables que permanecen constantes. Agrupa los 0 para la forma POS.
En biestables y contadores, lee las entradas en cada flanco activo del reloj, anota el estado tras cada flanco y recuerda que un contador de n bits da la vuelta tras 2ⁿ estados.
Teoría de números y aritmética modular
División con resto
a = q·n + r, 0 ≤ r < n
Euclides
gcd(a, b) = gcd(b, a mod b)
Mínimo común múltiplo
lcm(a, b) = a·b/gcd(a, b)
Inversa
a·a⁻¹ ≡ 1 (mod n), gcd(a, n) = 1
Congruencia lineal
a·x ≡ b → x ≡ a⁻¹·b (mod n)
Función φ de Euler
φ(n) = n·∏(1 − 1/p), φ(pᵏ) = pᵏ − pᵏ⁻¹
Fermat
aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p)
RSA
n = pq, φ = (p − 1)(q − 1), d = e⁻¹ mod φ, c = mᵉ mod n, m = cᵈ mod n
Método
Reduce primero cada número módulo n; los restos están entre 0 y n − 1.
Para un mcd, divide repetidamente con el algoritmo de Euclides; el último resto distinto de cero es el mcd.
Para un inverso, aplica el algoritmo extendido y quédate con el coeficiente de a; suma n si es negativo.
Resuelve a·x ≡ b multiplicando por a⁻¹; combina dos congruencias escribiendo x = r₁ + m₁k.
Para las potencias, escribe el exponente en binario y eleva al cuadrado repetidamente; en RSA, d = e⁻¹ mod φ(n) con φ(n) = (p − 1)(q − 1).
Teoría de grafos
Lema del apretón de manos
Σ deg(v) = 2|E|
Grafos completos
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
Grafo regular
|E| = n·k/2
Árbol y bosque
|E| = n − 1, |E| = n − c
Hojas de un árbol
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
Euler
circuito: todos los grados pares; camino: exactamente 2 grados impares
Circuitos de Hamilton en Kn
(n − 1)!/2
Actualización de Dijkstra
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
Recorridos de longitud L
(Mᴸ)ij
Método
Anota el grado de cada vértice; los grados suman el doble del número de aristas.
En las preguntas de Euler, comprueba que el grafo sea conexo y cuenta los vértices de grado impar.
En los árboles, usa n − 1 aristas y el lema del apretón de manos.
En Dijkstra, lleva una tabla de distancias provisionales y fija en cada ronda el vértice no fijado de menor distancia.
Para un árbol generador mínimo, ordena las aristas por peso y descarta toda arista que cierre un ciclo (Kruskal), o haz crecer un único árbol desde un vértice inicial (Prim).
Subredes IPv4
Hosts por subred
2(32 − prefix) − 2 (/31: 2, /32: 1)
Tamaño de bloque
256 − (mask octet)
Dirección de red
IP AND máscara
Dirección de difusión
IP OR (NOT máscara): todos los bits de host a 1
Subredes con n bits prestados
2n
2Problemas de práctica
1.Sistemas de numeraciónMedia
Pon los bits para que almacenen −120 en complemento a dos de 8 bits. Leído como un número sin signo, ¿cuál es el valor U del patrón?
N = −1208 bit
U =
2.Sistemas de numeraciónDifícil
Pon los bits al resultado de 8 bits de 1101 1100 >> 2. ¿Cuál es el valor R del resultado en decimal?
1101 1100>> 2
R =
3.Lógica proposicional y demostracionesMedia
Quieres demostrar a → b por contrarrecíproca. ¿Qué implicación demuestras en su lugar? Haz clic en ella.
a → b
1¬b → ¬a
2¬a → ¬b
3a ∧ ¬b
4b → a
4.Lógica proposicional y demostracionesDifícil
Se dan las premisas a → c; c → b; ¬b. ¿Qué conclusión se sigue de ellas? Haz clic en ella.
a → cc → b¬b
1¬a ∧ b
2b
3¬a
4a
5.Lógica digital: puertas, mapas K y biestablesMedia
Usa el mapa de Karnaugh para hallar la forma mínima de producto de sumas (POS) de F(A, B, C, D) = Σm(1, 6, 10). ¿Cuántos términos suma (factores), N, tiene?
F(A, B, C, D) = Σm(1, 6, 10)
N =
6.Lógica digital: puertas, mapas K y biestablesDifícil
Un contador Johnson (en anillo retorcido) está formado por 5 biestables D, con la última salida invertida realimentada a la primera entrada, y empieza con todo ceros. ¿Por cuántos estados distintos, N, pasa?
n = 5
N =
7.Teoría de números y aritmética modularMedia
Halla el inverso de 35 módulo 97: el número x con 0 < x < 97 y 35·x ≡ 1 (mod 97).
a = 35n = 97
35−1 mod 97 =
8.Teoría de números y aritmética modularDifícil
Usa el cuadrado repetido para hallar 5730 mod 98.
a = 57k = 30n = 98
5730 mod 98 =
9.Algoritmos y complejidadMedia
¿Qué algoritmo de ordenación es estable?
AMerge sort
BQuicksort (versión in situ habitual)
CHeap sort
DOrdenamiento por selección (versión habitual)
10.Algoritmos y complejidadDifícil
El problema de la mochila 0/1 resuelto con programación dinámica requiere un tiempo O(nW). ¿Por qué se llama pseudopolinómico?
APorque solo funciona para W = 0
BPorque el algoritmo es aleatorizado y su tiempo de ejecución varía con cada entrada
CPorque n siempre es pequeño
DW es un número, así que el tiempo es exponencial en el número de bits empleados para escribir W
11.Estructuras de datosMedia
Se implementa una cola con dos pilas: push en una pila «entrada» y pop de una pila «salida», que se rellena desde «entrada» cuando está vacía. ¿Cuál es el coste amortizado por operación?
AO(log n)
BO(n²)
CO(1)
DO(n)
12.Estructuras de datosDifícil
¿Qué hace un splay tree después de cada acceso?
AMueve el nodo accedido a una hoja
BReconstruye todo el árbol en forma balanceada
CRecolorea los nodos del camino de búsqueda
DSube mediante rotaciones el nodo accedido hasta la raíz
13.Teoría de grafosMedia
Un grafo conexo tiene 16 vértices y 23 aristas. ¿Cuántas aristas, k, hay que quitar para obtener un árbol generador?
|V| = 16|E| = 23
k =
14.Teoría de grafosDifícil
Halla el peso total W de un árbol generador mínimo del grafo ponderado.
|V| = 5|E| = 7
W =
15.Bases de datos y SQLMedia
Los estudiantes pueden cursar muchas asignaturas y las asignaturas tienen muchos estudiantes. ¿Cómo se modela esto en tablas?
ACon una lista de ids de asignaturas almacenada en una columna
BFusionando estudiantes y asignaturas en una sola tabla
CCon una tabla intermedia que contiene claves foráneas a estudiantes y a asignaturas
DCon una columna de clave foránea course_id en la tabla students que apunte a courses
16.Bases de datos y SQLDifícil
¿Qué calcula SELECT day, SUM(amount) OVER (ORDER BY day) FROM sales?
AUna fila por día solo con el total de ese día
BEl importe medio por día
CEl total de todos los importes en cada fila
DUn total acumulado de amount ordenado por day
17.Redes de computadoresMedia
¿Qué hace ARP?
AResuelve nombres de dominio
BEnruta paquetes en internet
CEncuentra la dirección MAC que corresponde a una dirección IP en la red local
DAsigna direcciones IP automáticamente a los hosts cuando se unen a la red local
18.Redes de computadoresDifícil
Una ruta tiene un ancho de banda de 100 Mbit/s y un tiempo de ida y vuelta de 40 ms. ¿Cuántos datos deben estar en tránsito para aprovecharla por completo?
A2,5 MB
B4 kB
C500 kB
D50 kB
19.Subredes IPv4Media
La red 172.31.0.0/16 se divide en subredes iguales con prefijo /24. ¿Cuántas subredes N hay?
172.31.0.0/16/24
N =
20.Subredes IPv4Difícil
Un host tiene la dirección 10.20.103.199/30. ¿Cuál es el último número (cuarto octeto) x de la dirección de difusión de su subred?
10.20.103.199/30
x =
3Disoluciones
1.Sistemas de numeración
Respuesta: U = 136
Poner bits: cada bit vale una potencia de dos (128, 64, …, 1). Un dígito hexadecimal son exactamente cuatro bits, y en complemento a dos de 8 bits el bit de más a la izquierda vale −128. Las operaciones bit a bit actúan sobre cada posición de bit por separado.
Invertir y sumar uno
120 = 0111 1000
invertido: 1000 0111
+1 → 1000 1000
Leerlo sin signo
1000 1000₂ = 256 − 120 = 136
Respuesta
U = 136
2.Sistemas de numeración
Respuesta: R = 55
Poner bits: cada bit vale una potencia de dos (128, 64, …, 1). Un dígito hexadecimal son exactamente cuatro bits, y en complemento a dos de 8 bits el bit de más a la izquierda vale −128. Las operaciones bit a bit actúan sobre cada posición de bit por separado.
Bit a bit
Desplazar a la derecha 2 mueve cada bit 2 posiciones a la derecha; los bits que salen por el extremo derecho se pierden y entran ceros por la izquierda.
1101 1100 >> 2
= 0011 0111
Valor del resultado
0011 0111₂ = 55
Respuesta
R = 55
3.Lógica proposicional y demostraciones
Respuesta: ¬b → ¬a
Equivalencia lógica: dos fórmulas son equivalentes (≡) cuando tienen el mismo valor en todas las filas de la tabla de verdad. Una tautología vale 1 en todas las filas, una contradicción vale 0 en todas las filas, y una contingencia no es ninguna de las dos. Leyes útiles: De Morgan, ¬(a ∧ b) ≡ ¬a ∨ ¬b y ¬(a ∨ b) ≡ ¬a ∧ ¬b; a → b ≡ ¬a ∨ b ≡ ¬b → ¬a (contrarrecíproca); ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b; y las leyes distributivas, a ∨ (b ∧ c) ≡ (a ∨ b) ∧ (a ∨ c).
Partes de la implicación
a = a, b = b
Contrarrecíproca
¬b → ¬a = ¬b → ¬a
Respuesta
¬b → ¬a
La contrarrecíproca es equivalente al enunciado original, así que demostrarla demuestra el enunciado.
4.Lógica proposicional y demostraciones
Respuesta: ¬a
Cuantificadores y argumentos: ¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x) y ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x). Desplaza la negación hacia dentro, intercambia cada cuantificador que atraviesa y niega la fórmula interior con las leyes proposicionales, como ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b. Un argumento es válido cuando la conclusión vale 1 en todas las filas en las que todas las premisas valen 1. Una sola fila con premisas verdaderas y conclusión falsa es un contraejemplo y demuestra que el argumento no es válido.
Filas con todas las premisas verdaderas
a = 0, b = 0, c = 0: ¬a ∧ b = 0, b = 0, ¬a = 1, a = 0
Conclusión
¬a (modus tollens dos veces)
Respuesta
¬a
5.Lógica digital: puertas, mapas K y biestables
Respuesta: N = 5
Mapas de Karnaugh: las celdas están ordenadas en código Gray (00, 01, 11, 10), por lo que las celdas vecinas, incluidas las que están a través de los bordes, difieren en exactamente una variable. Agrupa los 1 en rectángulos de 1, 2, 4, 8 o 16 celdas, lo más grandes y los menos posibles, hasta cubrir todos los 1. Cada grupo es un término producto: las variables que permanecen constantes dentro de él. Un grupo de 2ᵏ celdas pierde k variables. Las indiferencias (X) pueden usarse para agrandar grupos, pero nunca hace falta cubrirlas. Agrupar los 0 en su lugar da la forma POS mínima.
Agrupa los 0
Todo grupo es un rectángulo de 2ᵏ celdas; las celdas del borde son vecinas de las celdas del borde opuesto.
(C′ + D′)
(B′ + C)
(A′ + C)
(A′ + B′)
(A + B + D)
Forma POS mínima
F = (C′ + D′)(B′ + C)(A′ + C)(A′ + B′)(A + B + D)
N = 5
Respuesta
N = 5
Existe otra agrupación del mismo tamaño; tiene el mismo número de términos y de literales.
6.Lógica digital: puertas, mapas K y biestables
Respuesta: N = 10
Biestables y contadores: un biestable cambia solo en el flanco activo del reloj. D copia su entrada (Q⁺ = D); T conmuta cuando T = 1; JK mantiene con 00, pone a 0 con 01, pone a 1 con 10 y conmuta con 11. Un contador binario de n bits tiene 2ⁿ estados y cuenta módulo 2ⁿ; un contador módulo N cuenta 0, 1, …, N − 1 y vuelve a 0, y necesita el menor n con 2ⁿ ≥ N biestables. Cada etapa de un contador asíncrono divide la frecuencia a la mitad, así que la última salida de un contador módulo N funciona a fclk/N. Un contador Johnson de n biestables tiene 2n estados y un contador en anillo, n.
Inversos y congruencias: a tiene inverso módulo n exactamente cuando mcd(a, n) = 1. El algoritmo de Euclides extendido escribe 1 = s·n + t·a, y entonces a⁻¹ ≡ t (mod n). Una congruencia a·x ≡ b (mod n) con mcd(a, n) = 1 tiene la solución x ≡ a⁻¹·b. Dos congruencias x ≡ r₁ (mod m₁) y x ≡ r₂ (mod m₂) con módulos coprimos tienen una solución módulo m₁·m₂ (teorema chino del resto). La φ(n) de Euler cuenta los números de 1 a n que son coprimos con n: φ(n) = n·∏(1 − 1/p).
Algoritmo de Euclides extendido
Cada resto r se escribe como r ≡ t·35 (mod 97).
r = 97, t = 0
r = 35, q = 2, t = 1
r = 27, q = 1, t = −2
r = 8, q = 3, t = 3
r = 3, q = 2, t = −11
r = 2, q = 1, t = 25
r = 1, q = 2, t = −36
Inversa
1 ≡ −36·35 (mod 97)
x = 61
comprobación: 35·61 = 2135 = 22·97 + 1
Respuesta
35−1 mod 97 = 61
8.Teoría de números y aritmética modular
Respuesta: 5730 mod 98 = 15
Potencias modulares y RSA: calcula aᵏ mod n por cuadrado repetido: escribe k en binario, eleva al cuadrado, reduce después de cada paso y multiplica las potencias cuyo bit es 1. Fermat: aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p) para un primo p que no divide a a, así que el exponente se puede reducir módulo p − 1. RSA: elige los primos p y q, n = p·q y φ(n) = (p − 1)(q − 1); el exponente público e es coprimo con φ(n), y el exponente privado es d = e⁻¹ mod φ(n). Cifra con c = mᵉ mod n y descifra con m = cᵈ mod n.
Exponente en binario
30 = 111102 = 16 + 8 + 4 + 2
Cuadrado repetido
571 ≡ 57 (mod 98)
572 ≡ 15 (mod 98)
574 ≡ 29 (mod 98)
578 ≡ 57 (mod 98)
5716 ≡ 15 (mod 98)
Multiplica las potencias necesarias
5730 ≡ 15·29·57·15 ≡ 15 (mod 98)
Respuesta
5730 mod 98 = 15
9.Algoritmos y complejidad
Respuesta: A · Merge sort
Por qué esta es la respuesta
Merge sort es estable si, en caso de empate, la mezcla toma primero de la mitad izquierda. Quicksort in situ, heap sort y el ordenamiento por selección no suelen ser estables.
Respuesta
A · Merge sort
10.Algoritmos y complejidad
Respuesta: D · W es un número, así que el tiempo es exponencial en el número de bits empleados para escribir W
Por qué esta es la respuesta
El tiempo de ejecución es polinómico en el valor de W pero exponencial en su longitud (log W bits); la mochila 0/1 es NP-completa.
Respuesta
D · W es un número, así que el tiempo es exponencial en el número de bits empleados para escribir W
11.Estructuras de datos
Respuesta: C · O(1)
Por qué esta es la respuesta
Cada elemento se apila y se desapila como máximo dos veces en total, así que, aunque un rellenado puede costar O(n), la media a lo largo de una secuencia es O(1).
Respuesta
C · O(1)
12.Estructuras de datos
Respuesta: D · Sube mediante rotaciones el nodo accedido hasta la raíz
Por qué esta es la respuesta
El splaying lleva el nodo accedido a la raíz mediante rotaciones; una sola operación puede costar O(n), pero el coste amortizado es O(log n).
Respuesta
D · Sube mediante rotaciones el nodo accedido hasta la raíz
13.Teoría de grafos
Respuesta: k = 8
Euler, Hamilton y árboles: un grafo conexo tiene un circuito euleriano (cada arista una vez, volviendo al inicio) cuando todos los vértices tienen grado par, y un camino euleriano que no es un circuito cuando exactamente dos vértices tienen grado impar; entonces el camino va de un vértice impar al otro. Un circuito hamiltoniano visita cada vértice una vez; Kn tiene (n − 1)!/2 de ellos. Un árbol de n vértices tiene n − 1 aristas, y un grafo conexo con m aristas conserva un árbol generador tras quitarle m − n + 1 aristas.
Aristas de un árbol generador
16 − 1 = 15
Aristas que quitar
k = 23 − 15 = 8
Respuesta
k = 8
14.Teoría de grafos
Respuesta: W = 37
Caminos mínimos y árboles generadores: el algoritmo de Dijkstra fija un vértice por ronda: el vértice no fijado con la menor distancia provisional. Su distancia es entonces definitiva, y cada vecino v recibe d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v)). El algoritmo de Kruskal construye un árbol generador mínimo tomando las aristas de la más ligera a la más pesada y descartando toda arista que cierre un ciclo; el algoritmo de Prim hace crecer un único árbol desde un vértice inicial añadiendo siempre la arista más ligera que sale de él. Un árbol generador de n vértices tiene n − 1 aristas.
Algoritmo de Kruskal
BC (3): tomar
BD (8): tomar
BE (10): tomar
DE (11): descartar, cierra un ciclo
AB (16): tomar
Peso total
W = 3 + 8 + 10 + 16 = 37
Respuesta
W = 37
15.Bases de datos y SQL
Respuesta: C · Con una tabla intermedia que contiene claves foráneas a estudiantes y a asignaturas
Por qué esta es la respuesta
Una relación muchos a muchos necesita una tabla asociativa (intermedia), por ejemplo enrolment(student_id, course_id), a menudo con una clave primaria compuesta.
Respuesta
C · Con una tabla intermedia que contiene claves foráneas a estudiantes y a asignaturas
16.Bases de datos y SQL
Respuesta: D · Un total acumulado de amount ordenado por day
Por qué esta es la respuesta
Con ORDER BY y sin un marco explícito, la ventana va desde la primera fila hasta la fila actual (y sus empates), lo que da una suma acumulada.
Respuesta
D · Un total acumulado de amount ordenado por day
17.Redes de computadores
Respuesta: C · Encuentra la dirección MAC que corresponde a una dirección IP en la red local
Por qué esta es la respuesta
ARP difunde «¿quién tiene esta IP?» y el propietario responde con su dirección MAC, para que las tramas se entreguen localmente.
Respuesta
C · Encuentra la dirección MAC que corresponde a una dirección IP en la red local
18.Redes de computadores
Respuesta: C · 500 kB
Por qué esta es la respuesta
El producto ancho de banda-retardo es 100 × 10⁶ bit/s × 0,04 s = 4 × 10⁶ bits = 500 kB. La ventana del emisor debe ser al menos así de grande.
Respuesta
C · 500 kB
19.Subredes IPv4
Respuesta: N = 256
IPv4 subnetting: an address has 32 bits. The prefix /p says how many leading bits identify the network; the remaining 32 − p bits number the hosts. A subnet has 2³²⁻ᵖ addresses, but the first (network address) and last (broadcast address) cannot be given to hosts, so 2³²⁻ᵖ − 2 hosts fit. Exceptions: a /31 (point-to-point link, RFC 3021) uses both of its 2 addresses for hosts, and a /32 is one single address (a single host or a loopback).
Bits prestados
24 − 16 = 8
Número de subredes
N = 28 = 256
Respuesta
N = 256
Cada subred /24 tiene 28 − 2 = 254 hosts utilizables.
20.Subredes IPv4
Respuesta: x = 199
Subredes IPv4: una dirección tiene 32 bits. El prefijo /p indica cuántos bits iniciales identifican la red; los 32 − p bits restantes numeran los hosts. Una subred tiene 2³²⁻ᵖ direcciones, pero la primera (dirección de red) y la última (de difusión) no se pueden asignar a hosts, así que caben 2³²⁻ᵖ − 2 hosts. Excepciones: una /31 (enlace punto a punto, RFC 3021) usa sus 2 direcciones para hosts, y una /32 es una única dirección (un solo host o una interfaz de loopback).