Dibuja un diagrama de Venn y decide región por región qué pertenece a la expresión de conjuntos.
En los problemas de recuento, rellena las regiones desde el centro hacia fuera: primero todos los conjuntos, luego los pares, después los conjuntos sueltos y por último el exterior.
Usa la inclusión–exclusión como comprobación: |A ∪ B| = |A| + |B| − |A ∩ B|.
En una relación, comprueba cada propiedad en todos los pares y da un contraejemplo cuando falle.
En una función, cuenta las flechas que llegan a cada elemento de B: como mucho una significa inyectiva, al menos una, sobreyectiva.
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).
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).
2Problemas de práctica
1.Lógica proposicional y demostracionesMedia
¿Es ¬(q ∨ ¬q) una tautología, una contradicción o una contingencia? Haz clic en tu respuesta.
¬(q ∨ ¬q)
1tautología
2contradicción
3contingencia
2.Lógica proposicional y demostracionesDifícil
Se dan las premisas c → a; a → b; ¬b. ¿Qué conclusión se sigue de ellas? Haz clic en ella.
c → aa → b¬b
1c
2¬c
3b
4¬c ∧ b
3.Conjuntos, relaciones y funcionesMedia
Cada número del diagrama de Venn es el número de elementos de esa región. Halla |A ∪ B|.
|U| = 51
|A ∪ B| =
4.Conjuntos, relaciones y funcionesDifícil
En X = {1, 2, …, 8} la relación x ~ y se cumple cuando x ≡ y (mod 2). ¿Cuántos elementos hay en la clase de equivalencia [3]?
X = {1, …, 8}x ~ y ⟺ 2 | (x − y)
|[3]| =
5.Teoría de grafosMedia
Un grafo conexo tiene 16 vértices y 27 aristas. ¿Cuántas aristas, k, hay que quitar para obtener un árbol generador?
|V| = 16|E| = 27
k =
6.Teoría de grafosDifícil
Usa el algoritmo de Dijkstra para hallar la longitud d(F) del camino más corto de A a F en el grafo ponderado.
inicio: Afin: F
d(F) =
7.Teoría de números y aritmética modularMedia
Resuelve 7x ≡ 4 (mod 23). Da la solución x con 0 < x < 23.
7x ≡ 4 (mod 23)
x =
8.Teoría de números y aritmética modularDifícil
23 es primo. Usa el pequeño teorema de Fermat para hallar 1675662 mod 23.
p = 23k = 75662
1675662 mod 23 =
3Disoluciones
1.Lógica proposicional y demostraciones
Respuesta: contradicción
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).
Tabla de verdad fila por fila
q = 1: ¬q = 0, q ∨ ¬q = 1, ¬(q ∨ ¬q) = 0
q = 0: ¬q = 1, q ∨ ¬q = 1, ¬(q ∨ ¬q) = 0
Clasifica
¬(q ∨ ¬q): 0, 0
0 en todas las filas: una contradicción.
Respuesta
contradicción
2.Lógica proposicional y demostraciones
Respuesta: ¬c
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: c = 0, ¬c = 1, b = 0, ¬c ∧ b = 0
Conclusión
¬c (modus tollens dos veces)
Respuesta
¬c
3.Conjuntos, relaciones y funciones
Respuesta: |A ∪ B| = 37
Conjuntos y diagramas de Venn: A ∪ B contiene los elementos que están en A o en B (o en ambos), A ∩ B los elementos que están en ambos, A − B los elementos de A que no están en B, y el complemento A′ todo lo de U que no está en A. En un diagrama de Venn toda expresión de conjuntos es una unión de regiones, así que cuéntala región por región. Inclusión–exclusión: |A ∪ B| = |A| + |B| − |A ∩ B|, y |A ∪ B ∪ C| = |A| + |B| + |C| − |A ∩ B| − |A ∩ C| − |B ∩ C| + |A ∩ B ∩ C|.
Regiones de la expresión
A ∩ B′ ∩ C′: 3
A′ ∩ B ∩ C′: 5
A ∩ B ∩ C′: 12
A ∩ B′ ∩ C: 4
A′ ∩ B ∩ C: 11
A ∩ B ∩ C: 2
Suma
|A ∪ B| = 3 + 5 + 12 + 4 + 11 + 2 = 37
Respuesta
|A ∪ B| = 37
4.Conjuntos, relaciones y funciones
Respuesta: |[3]| = 4
Relaciones: una relación R en un conjunto X es un conjunto de pares ordenados (x, y). R es reflexiva cuando (x, x) ∈ R para todo x de X; simétrica cuando (x, y) ∈ R siempre va acompañado de (y, x) ∈ R; antisimétrica cuando (x, y) y (y, x) están ambos en R solo si x = y; y transitiva cuando (x, y) y (y, z) en R obligan a que (x, z) ∈ R. Una relación de equivalencia es reflexiva, simétrica y transitiva, y divide X en clases disjuntas.
La clase
[3] = {1, 3, 5, 7}
|[3]| = 4
Respuesta
|[3]| = 4
5.Teoría de grafos
Respuesta: k = 12
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 = 27 − 15 = 12
Respuesta
k = 12
6.Teoría de grafos
Respuesta: d(F) = 12
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.
Dijkstra ronda a ronda
Cada línea: el vértice fijado, su distancia definitiva y los vecinos cuya distancia mejora.
A (0): B: 8, C: 14
B (8): D: 10, E: 11
D (10): F: 12
E (11)
F (12)
C (14)
Camino más corto
A → B → D → F
d(F) = 12
Respuesta
d(F) = 12
7.Teoría de números y aritmética modular
Respuesta: x = 17
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).
Inverso de 7
r = 23, t = 0
r = 7, q = 3, t = 1
r = 2, q = 3, t = −3
r = 1, q = 2, t = 10
7−1 ≡ 10 (mod 23)
Resuelve
x ≡ 10·4 = 40 ≡ 17 (mod 23)
comprobación: 7·17 = 119 ≡ 4 (mod 23)
Respuesta
x = 17
8.Teoría de números y aritmética modular
Respuesta: 1675662 mod 23 = 9
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.