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
Quieres demostrar ¬p → (r ∨ q) por contrarrecíproca. ¿Qué implicación demuestras en su lugar? Haz clic en ella.
¬p → (r ∨ q)
1¬p ∧ ¬(r ∨ q)
2¬¬p → ¬(r ∨ q)
3(r ∨ q) → ¬p
4¬(r ∨ q) → ¬¬p
2.Lógica proposicional y demostracionesDifícil
¿Cuántas de las 16 filas de la tabla de verdad hacen verdadera ¬(((c ∨ a) → (b ↔ c)) ∧ (a ∧ d))? Llama a ese número N.
¬(((c ∨ a) → (b ↔ c)) ∧ (a ∧ d))
N =
3.Conjuntos, relaciones y funcionesMedia
Una encuesta a 41 personas revela que 15 tienen un portátil (L), 29 una tableta (T) y 23 un reloj inteligente (W). 10 tienen L y T, 5 tienen L y W, 18 tienen T y W, y 4 tienen los tres. ¿Cuántos están solo en L?
|U| = 41
|L − (T ∪ W)| =
4.Conjuntos, relaciones y funcionesDifícil
En X = {1, 2, …, 11} la relación R se cumple cuando x ≡ y (mod 3). ¿Cuántos pares ordenados contiene R? Llama al número |R|.
X = {1, …, 11}x R y ⟺ 3 | (x − y)
|R| =
5.Teoría de grafosMedia
¿Tiene el grafo conexo un circuito euleriano, un camino euleriano que no es un circuito, o ninguno de los dos? Haz clic en tu respuesta.
|V| = 5|E| = 6
1Circuito euleriano
2Camino euleriano, sin circuito
3ninguna de las dos
6.Teoría de grafosDifícil
Halla el peso total W de un árbol generador mínimo del grafo ponderado.
|V| = 6|E| = 9
W =
7.Teoría de números y aritmética modularMedia
Halla el inverso de 7 módulo 17: el número x con 0 < x < 17 y 7·x ≡ 1 (mod 17).
a = 7n = 17
7−1 mod 17 =
8.Teoría de números y aritmética modularDifícil
Resuelve 38x ≡ 30 (mod 74). Da la menor solución positiva x.
38x ≡ 30 (mod 74)
x =
3Disoluciones
1.Lógica proposicional y demostraciones
Respuesta: ¬(r ∨ q) → ¬¬p
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 = ¬p, b = r ∨ q
Contrarrecíproca
¬b → ¬a = ¬(r ∨ q) → ¬¬p
Respuesta
¬(r ∨ q) → ¬¬p
La contrarrecíproca es equivalente al enunciado original, así que demostrarla demuestra el enunciado.
2.Lógica proposicional y demostraciones
Respuesta: N = 14
Tablas de verdad: una fórmula con n variables distintas tiene 2ⁿ filas, una por cada combinación de valores de verdad (1 = verdadero, 0 = falso). Trabaja de dentro hacia fuera y dale a cada subfórmula su propia columna. ¬a invierte el valor; a ∧ b vale 1 solo cuando ambos son 1; a ∨ b vale 0 solo cuando ambos son 0; a → b vale 0 solo cuando a = 1 y b = 0; a ↔ b vale 1 cuando ambos lados son iguales.
Columnas
c ∨ a; b ↔ c; (c ∨ a) → (b ↔ c); a ∧ d; ((c ∨ a) → (b ↔ c)) ∧ (a ∧ d); ¬(((c ∨ a) → (b ↔ c)) ∧ (a ∧ d))
Divide según a
a = 1: 6
a = 0: 8
N = 6 + 8 = 14
Respuesta
N = 14
3.Conjuntos, relaciones y funciones
Respuesta: |L − (T ∪ W)| = 4
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|.
Centro y pares
L ∩ T ∩ W: 4
L ∩ T solo: 10 − 4 = 6
L ∩ W solo: 5 − 4 = 1
T ∩ W solo: 18 − 4 = 14
Conjuntos sueltos
L solo: 15 − 6 − 1 − 4 = 4
T solo: 29 − 6 − 14 − 4 = 5
W solo: 23 − 1 − 14 − 4 = 4
Respuesta
|L − (T ∪ W)| = 4
Respuesta
|L − (T ∪ W)| = 4
4.Conjuntos, relaciones y funciones
Respuesta: |R| = 41
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.
Clases
resto 0: 3
resto 1: 4
resto 2: 4
Pares
|R| = 3² + 4² + 4² = 41
Respuesta
|R| = 41
5.Teoría de grafos
Respuesta: Circuito euleriano
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.
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
BE (3): tomar
CE (8): tomar
BC (10): descartar, cierra un ciclo
AC (11): tomar
DE (12): tomar
EF (13): tomar
Peso total
W = 3 + 8 + 11 + 12 + 13 = 47
Respuesta
W = 47
7.Teoría de números y aritmética modular
Respuesta: 7−1 mod 17 = 5
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·7 (mod 17).
r = 17, t = 0
r = 7, q = 2, t = 1
r = 3, q = 2, t = −2
r = 1, q = 3, t = 5
Inversa
1 ≡ 5·7 (mod 17)
x = 5
comprobación: 7·5 = 35 = 2·17 + 1
Respuesta
7−1 mod 17 = 5
8.Teoría de números y aritmética modular
Respuesta: x = 30
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).