Comptez les variables distinctes : la table de vérité a 2ⁿ lignes, la première avec toutes les variables à 1.
Donnez à chaque sous-formule sa propre colonne et remplissez les colonnes de l’intérieur vers l’extérieur.
Appliquez la règle de chaque connecteur : → n’est 0 que pour 1 → 0, ↔ vaut 1 quand les deux côtés sont égaux.
Pour des équivalences, comparez les colonnes finales ligne par ligne ; pour un raisonnement, regardez seulement les lignes où toutes les prémisses valent 1.
Pour nier un énoncé quantifié, faites passer ¬ vers l’intérieur, échangez ∀ et ∃, et niez la formule intérieure.
Logique numérique : portes, tableaux de Karnaugh et bascules
Portes de base
A·B, A + B, A′, (A·B)′, (A + B)′, A ⊕ B
Règles booléennes
X + X′ = 1, X·X′ = 0, X + XY = X, XY + XY′ = X
De Morgan
(X·Y)′ = X′ + Y′, (X + Y)′ = X′·Y′
Ordre du tableau de Karnaugh
00, 01, 11, 10 (Gray code)
Groupe de 2ᵏ cases
perd k variables
Multiplexeur 4 vers 1
F = A′B′I0 + A′BI1 + AB′I2 + ABI3
Bascules
D: Q⁺ = D, T: Q⁺ = T ⊕ Q, JK: Q⁺ = JQ′ + K′Q
Compteurs
n bits : 2ⁿ états ; modulo N : plus petit n tel que 2ⁿ ≥ N ; fout = fclk/N
Compteur asynchrone
fmax = 1/(n·tpd)
Compteurs en anneau et Johnson
n et 2n états
Méthode
Pour un circuit, travaillez des entrées vers la sortie, une porte à la fois, et écrivez la valeur sur chaque fil, ou écrivez son expression et remplissez la table de vérité.
Pour la simplification, placez les 1 (et les états indifférents sous forme de X) dans un tableau de Karnaugh dont les lignes et colonnes suivent le code de Gray : 00, 01, 11, 10.
Couvrez les 1 avec le moins possible de groupes de 1, 2, 4, 8 ou 16 cases, aussi grands que possible, en débordant sur les bords ; chaque groupe est un terme produit formé des variables qui restent constantes. Regroupez les 0 pour la forme POS.
Pour les bascules et les compteurs, lisez les entrées à chaque front d’horloge actif, notez l’état après chaque front, et rappelez-vous qu’un compteur de n bits repasse à zéro après 2ⁿ états.
Théorie des nombres et arithmétique modulaire
Division avec reste
a = q·n + r, 0 ≤ r < n
Euclide
gcd(a, b) = gcd(b, a mod b)
Plus petit commun multiple
lcm(a, b) = a·b/gcd(a, b)
Inverse
a·a⁻¹ ≡ 1 (mod n), gcd(a, n) = 1
Congruence linéaire
a·x ≡ b → x ≡ a⁻¹·b (mod n)
Indicatrice d’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
Méthode
Réduisez d’abord chaque nombre modulo n ; les restes sont compris entre 0 et n − 1.
Pour un pgcd, divisez plusieurs fois avec l’algorithme d’Euclide ; le dernier reste non nul est le pgcd.
Pour un inverse, appliquez l’algorithme étendu et gardez le coefficient de a ; ajoutez n s’il est négatif.
Résolvez a·x ≡ b en multipliant par a⁻¹ ; combinez deux congruences en écrivant x = r₁ + m₁k.
Pour les puissances, écrivez l’exposant en binaire et élevez au carré à répétition ; en RSA, d = e⁻¹ mod φ(n) avec φ(n) = (p − 1)(q − 1).
Théorie des graphes
Lemme des poignées de main
Σ deg(v) = 2|E|
Graphes complets
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
Graphe régulier
|E| = n·k/2
Arbre et forêt
|E| = n − 1, |E| = n − c
Feuilles d’un arbre
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
Euler
circuit : tous les degrés pairs ; chemin : exactement 2 degrés impairs
Circuits hamiltoniens dans Kn
(n − 1)!/2
Mise à jour de Dijkstra
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
Marches de longueur L
(Mᴸ)ij
Méthode
Notez le degré de chaque sommet ; la somme des degrés vaut deux fois le nombre d’arêtes.
Pour les questions d’Euler, vérifiez que le graphe est connexe et comptez les sommets de degré impair.
Pour les arbres, utilisez n − 1 arêtes et le lemme des poignées de main.
Pour Dijkstra, tenez un tableau des distances provisoires et fixez à chaque tour le sommet non fixé de plus petite distance.
Pour un arbre couvrant minimal, triez les arêtes par poids et sautez toute arête qui ferme un cycle (Kruskal), ou faites croître un arbre à partir d’un sommet de départ (Prim).
Sous-réseaux IPv4
Hôtes par sous-réseau
2(32 − prefix) − 2 (/31: 2, /32: 1)
Taille de bloc
256 − (mask octet)
Adresse réseau
IP AND masque
Adresse de diffusion
IP OR (NOT masque) : tous les bits d’hôte à 1
Sous-réseaux avec n bits empruntés
2n
2Exercices
1.Systèmes de numérationMoyen
Le motif de 8 bits 1111 0010 stocke un entier signé en complément à deux. Quelle est sa valeur N en décimal ?
1111 00108 bit
N =
2.Systèmes de numérationDifficile
Positionnez les bits sur le résultat sur 8 bits de 0010 1100 XOR 1011 1011. Quelle est la valeur R du résultat en décimal ?
0010 1100XOR1011 1011
R =
3.Logique propositionnelle et preuvesMoyen
Quelle formule est logiquement équivalente à (p ∧ r) → q ? Cliquez dessus.
(p ∧ r) → q
1(p → r) → q
2p ∧ (r → q)
3p → (r → q)
4(p → q) ∧ (r → q)
4.Logique propositionnelle et preuvesDifficile
Le raisonnement de prémisses a → c; c et de conclusion a est invalide. Cliquez sur la ligne de la table de vérité qui est un contre-exemple.
a → cc∴ a
1a = 1, c = 1
2a = 1, c = 0
3a = 0, c = 1
4a = 0, c = 0
5.Logique numérique : portes, tableaux de Karnaugh et basculesMoyen
Simplifiez F = ABC + A′B′C′ + A′C′ à sa forme somme de produits minimale. Combien de littéraux L contient l’expression simplifiée ?
F = ABC + A′B′C′ + A′C′
L =
6.Logique numérique : portes, tableaux de Karnaugh et basculesDifficile
Un compteur modulo 50 doit parcourir 50 états différents. Quel est le nombre minimal de bascules n dont il a besoin ?
N = 50
n =
7.Théorie des nombres et arithmétique modulaireMoyen
Trouvez le plus petit entier positif x tel que x ≡ 1 (mod 8) et x ≡ 7 (mod 9).
x ≡ 1 (mod 8)x ≡ 7 (mod 9)
x =
8.Théorie des nombres et arithmétique modulaireDifficile
Une clé RSA utilise p = 5, q = 19 et e = 5. Déchiffrez le chiffré c = 63 : trouvez le message m.
p = 5q = 19e = 5c = 63
m =
9.Algorithmes et complexitéMoyen
Quelle est la complexité temporelle de l'algorithme de Bellman-Ford sur un graphe à V sommets et E arêtes ?
AO(V + E)
BO(V³ × E)
CO(V × E)
DO(E log V)
10.Algorithmes et complexitéDifficile
L'algorithme de Strassen multiplie des matrices en utilisant 7 au lieu de 8 multiplications récursives de blocs de taille moitié. Quel est son temps d'exécution ?
AΘ(n2)
BΘ(n³)
CΘ(n² log n)
DΘ(nlog₂ 7), soit environ n2,81
11.Structures de donnéesMoyen
Les clés 50, 30, 70, 20, 40 sont insérées dans cet ordre dans un arbre binaire de recherche vide. Quel est l'enfant gauche de 30 ?
A70
B40
C20
D50
12.Structures de donnéesDifficile
Un arbre de segments (segment tree) est généralement utilisé pour :
ARépondre à des requêtes sur intervalles (comme des sommes d'intervalles) et à des mises à jour en O(log n)
BTrier des chaînes par ordre alphabétique en stockant chaque préfixe dans un nœud distinct de l'arbre
CImplémenter une pile
DStocker les arêtes d'un graphe
13.Théorie des graphesMoyen
Un arbre a 3 sommets de degré 3, et tous ses autres sommets sont des feuilles (degré 1). Combien de feuilles L a-t-il ?
3 × deg 3
L =
14.Théorie des graphesDifficile
Trouvez le poids total W d’un arbre couvrant minimal du graphe pondéré.
|V| = 6|E| = 8
W =
15.Bases de données et SQLMoyen
Que renvoie EXCEPT (appelé MINUS dans Oracle) ?
ALes lignes présentes dans les deux requêtes
BLes lignes de la première requête qui n'apparaissent pas dans la seconde
CLes lignes de la seconde requête qui n'apparaissent pas dans la première
DToutes les lignes des deux requêtes, sans doublons
16.Bases de données et SQLDifficile
Que renvoie SELECT name, dept, AVG(salary) OVER (PARTITION BY dept) FROM emp ?
AChaque ligne d'employé accompagnée du salaire moyen de son service
BUne erreur, car name ne figure pas dans un GROUP BY
CUne ligne par service avec son salaire moyen
DUniquement les employés qui gagnent plus que la moyenne de leur service
17.Réseaux informatiquesMoyen
Quel drapeau TCP indique qu'un émetteur a fini d'envoyer des données ?
AURG
BPSH
CFIN
DSYN
18.Réseaux informatiquesDifficile
Que fait la retransmission rapide (fast retransmit) de TCP ?
AElle renvoie un segment après trois ACK dupliqués, sans attendre l'expiration du délai
BElle renvoie chaque segment deux fois par sécurité
CElle saute la poignée de main en trois temps lors d'une reconnexion à des hôtes connus, si bien que les données sont renvoyées plus tôt
DElle double la fenêtre après chaque perte
19.Sous-réseaux IPv4Moyen
Le réseau 172.19.0.0/16 est divisé en sous-réseaux égaux de préfixe /22. Combien y a-t-il de sous-réseaux N ?
172.19.0.0/16/22
N =
20.Sous-réseaux IPv4Difficile
Un hôte a l'adresse 10.20.147.38/27. Quel est le dernier nombre (quatrième octet) x de l'adresse de diffusion de son sous-réseau ?
10.20.147.38/27
x =
3Solutions
1.Systèmes de numération
Réponse: N = −14
Systèmes de numération positionnels : chaque chiffre vaut sa valeur multipliée par une puissance de la base. En binaire les positions valent 1, 2, 4, 8, 16, … ; en hexadécimal 1, 16, 256, …, avec A–F pour 10–15. En complément à deux sur 8 bits, le bit de gauche vaut −128 au lieu de +128 : c'est ainsi qu'on stocke les nombres négatifs.
Additionner les poids
Les autres bits gardent leurs valeurs positives habituelles.
−128 + 64 + 32 + 16 + 2 = −14
Réponse
N = −14
2.Systèmes de numération
Réponse: R = 151
Positionner les bits : chaque bit vaut une puissance de deux (128, 64, …, 1). Un chiffre hexadécimal correspond exactement à quatre bits, et en complément à deux sur 8 bits, le bit le plus à gauche vaut −128. Les opérations bit à bit s’appliquent séparément à chaque position de bit.
Bit par bit
OU exclusif (XOR) donne 1 quand les deux bits diffèrent.
0010 1100
XOR 1011 1011
= 1001 0111
Valeur du résultat
1001 0111₂ = 151
Réponse
R = 151
3.Logique propositionnelle et preuves
Réponse: p → (r → q)
Équivalence logique : deux formules sont équivalentes (≡) quand elles ont la même valeur dans chaque ligne de la table de vérité. Une tautologie vaut 1 dans toutes les lignes, une contradiction 0 dans toutes les lignes, et une contingence n’est ni l’une ni l’autre. Lois utiles : De Morgan, ¬(a ∧ b) ≡ ¬a ∨ ¬b et ¬(a ∨ b) ≡ ¬a ∧ ¬b ; a → b ≡ ¬a ∨ b ≡ ¬b → ¬a (contraposée) ; ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b ; et les lois de distributivité, a ∨ (b ∧ c) ≡ (a ∨ b) ∧ (a ∨ c).
La loi
Exportation : (a ∧ b) → c ≡ a → (b → c). Les deux valent 0 seulement quand a = 1, b = 1 et c = 0.
(p ∧ r) → q ≡ p → (r → q)
Vérifier avec la table de vérité
p = 1, q = 1, r = 1: 1 | 1 1 1 1
p = 1, q = 1, r = 0: 1 | 1 1 1 1
p = 1, q = 0, r = 1: 0 | 0 0 0 0
p = 1, q = 0, r = 0: 1 | 1 1 1 0
p = 0, q = 1, r = 1: 1 | 1 0 1 1
p = 0, q = 1, r = 0: 1 | 1 0 1 1
p = 0, q = 0, r = 1: 1 | 0 0 1 0
p = 0, q = 0, r = 0: 1 | 0 0 1 1
Réponse
p → (r → q)
Les colonnes après la barre sont les options dans l’ordre affiché.
4.Logique propositionnelle et preuves
Réponse: a = 0, c = 1
Quantificateurs et raisonnements : ¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x) et ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x). Faites passer une négation vers l’intérieur, échangez chaque quantificateur qu’elle traverse, et niez la formule intérieure avec les lois propositionnelles, comme ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b. Un raisonnement est valide quand la conclusion vaut 1 dans toutes les lignes où toutes les prémisses valent 1. Une seule ligne avec des prémisses vraies et une conclusion fausse est un contre-exemple et montre que le raisonnement est invalide.
Prémisses et conclusion ligne par ligne
a = 1, c = 1: 1 1 | 1
a = 1, c = 0: 0 0 | 1
a = 0, c = 1: 1 1 | 0
a = 0, c = 0: 1 0 | 0
Contre-exemple
a = 0, c = 1
Réponse
a = 0, c = 1
Un raisonnement de cette forme ressemble à une règle valide, mais une seule ligne suffit à montrer qu’il ne l’est pas.
5.Logique numérique : portes, tableaux de Karnaugh et bascules
Réponse: L = 5
Algèbre de Boole : les règles qui simplifient les expressions sont X + X′ = 1 et X·X′ = 0, X + X = X, l’absorption X + X·Y = X, la règle de combinaison X·Y + X·Y′ = X, X + X′Y = X + Y et le théorème du consensus XY + X′Z + YZ = XY + X′Z. Les lois de De Morgan transforment (X·Y)′ en X′ + Y′ et (X + Y)′ en X′·Y′. Un tableau de Karnaugh applique ces règles graphiquement : chaque groupe de deux cases voisines est une utilisation de XY + XY′ = X.
Mintermes de l’expression
ABC → m(7)
A′B′C′ → m(0)
A′C′ → m(0, 2)
Regrouper et lire
F = A′C′ + ABC
Compter les littéraux
L = 5
Réponse
L = 5
6.Logique numérique : portes, tableaux de Karnaugh et bascules
Réponse: n = 6
Bascules et compteurs : une bascule ne change qu’au front actif de l’horloge. D copie son entrée (Q⁺ = D) ; T change d’état quand T = 1 ; JK conserve pour 00, remet à 0 pour 01, met à 1 pour 10 et change d’état pour 11. Un compteur binaire de n bits a 2ⁿ états et compte modulo 2ⁿ ; un compteur modulo N va de 0, 1, …, N − 1 puis revient à 0, et exige le plus petit n tel que 2ⁿ ≥ N bascules. Chaque étage d’un compteur asynchrone divise la fréquence par deux, donc la dernière sortie d’un compteur modulo N tourne à fclk/N. Un compteur Johnson de n bascules a 2n états, un compteur en anneau n.
Nombre de bascules
2ⁿ ≥ 50 → n = 6 (2⁶ = 64)
Réponse
n = 6
7.Théorie des nombres et arithmétique modulaire
Réponse: x = 25
Inverses et congruences : a a un inverse modulo n exactement quand pgcd(a, n) = 1. L’algorithme d’Euclide étendu écrit 1 = s·n + t·a, et alors a⁻¹ ≡ t (mod n). Une congruence a·x ≡ b (mod n) avec pgcd(a, n) = 1 a pour solution x ≡ a⁻¹·b. Deux congruences x ≡ r₁ (mod m₁) et x ≡ r₂ (mod m₂) à modules premiers entre eux ont une solution modulo m₁·m₂ (théorème des restes chinois). L’indicatrice d’Euler φ(n) compte les nombres de 1 à n premiers avec n : φ(n) = n·∏(1 − 1/p).
Première congruence
x = 1 + 8k
Deuxième congruence
1 + 8k ≡ 7 (mod 9) → 8k ≡ 6 (mod 9)
k ≡ 8·6 ≡ 3 (mod 9)
Résultat
x = 1 + 8·3 = 25
x = 25
vérification: 25 mod 8 = 1, 25 mod 9 = 7
Réponse
x = 25
8.Théorie des nombres et arithmétique modulaire
Réponse: m = 93
Puissances modulaires et RSA : calculez aᵏ mod n par carrés répétés : écrivez k en binaire, élevez au carré, réduisez après chaque étape et multipliez les puissances dont le bit vaut 1. Fermat : aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p) pour un nombre premier p ne divisant pas a, donc l’exposant peut être réduit modulo p − 1. RSA : choisissez des nombres premiers p et q, n = p·q et φ(n) = (p − 1)(q − 1) ; l’exposant public e est premier avec φ(n), et l’exposant privé est d = e⁻¹ mod φ(n). Chiffre avec c = mᵉ mod n et déchiffrez avec m = cᵈ mod n.
Exposant privé
n = 95, φ(n) = 72
d = 5−1 mod 72 = 29
Déchiffrer par carré répété
29 = 16 + 8 + 4 + 1
631 ≡ 63 (mod 95)
632 ≡ 74 (mod 95)
634 ≡ 61 (mod 95)
638 ≡ 16 (mod 95)
6316 ≡ 66 (mod 95)
6329 ≡ 63·61·16·66 ≡ 93 (mod 95)
Message
m = 93
vérification: 935 mod 95 = 63
Réponse
m = 93
9.Algorithmes et complexité
Réponse: C · O(V × E)
Pourquoi c'est la réponse
Chacun des V − 1 tours relâche les E arêtes, d'où O(VE) ; en contrepartie, il gère les poids d'arêtes négatifs.
Réponse
C · O(V × E)
10.Algorithmes et complexité
Réponse: D · Θ(nlog₂ 7), soit environ n2,81
Pourquoi c'est la réponse
Avec a = 7 et b = 2, nlog₂ 7 domine le travail d'addition en O(n²), ce qui donne environ n2,81.
Réponse
D · Θ(nlog₂ 7), soit environ n2,81
11.Structures de données
Réponse: C · 20
Pourquoi c'est la réponse
20 est plus petit que 50 et que 30, il devient donc l'enfant gauche de 30 ; 40 devient son enfant droit.
Réponse
C · 20
12.Structures de données
Réponse: A · Répondre à des requêtes sur intervalles (comme des sommes d'intervalles) et à des mises à jour en O(log n)
Pourquoi c'est la réponse
Un arbre de segments stocke des agrégats pour des intervalles et permet des requêtes sur intervalles et des mises à jour ponctuelles en temps O(log n).
Réponse
A · Répondre à des requêtes sur intervalles (comme des sommes d'intervalles) et à des mises à jour en O(log n)
13.Théorie des graphes
Réponse: L = 5
Euler, Hamilton et arbres : un graphe connexe a un circuit eulérien (chaque arête une fois, retour au départ) quand tous les sommets ont un degré pair, et un chemin eulérien qui n’est pas un circuit quand exactement deux sommets ont un degré impair ; le chemin va alors d’un sommet impair à l’autre. Un circuit hamiltonien visite chaque sommet une fois ; Kn en a (n − 1)!/2. Un arbre à n sommets a n − 1 arêtes, et un graphe connexe à m arêtes conserve un arbre couvrant après suppression de m − n + 1 arêtes.
Lemme des poignées de main pour un arbre
L + 9 = 2(L + 3) − 2
L = 5
Réponse
L = 5
Raccourci : L = 2 + Σ (d − 2) sur les sommets de degré d ≥ 3.
14.Théorie des graphes
Réponse: W = 31
Plus courts chemins et arbres couvrants : l’algorithme de Dijkstra fixe un sommet par tour : le sommet non fixé de plus petite distance provisoire. Sa distance est alors définitive, et chaque voisin v reçoit d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v)). L’algorithme de Kruskal construit un arbre couvrant minimal en prenant les arêtes de la plus légère à la plus lourde et en sautant toute arête qui fermerait un cycle ; l’algorithme de Prim fait croître un arbre à partir d’un sommet de départ en ajoutant toujours l’arête la plus légère qui en sort. Un arbre couvrant à n sommets a n − 1 arêtes.
Algorithme de Kruskal
BD (1): prise
DE (4): prise
AB (5): prise
AC (8): prise
CE (11): sautée, ferme un cycle
DF (13): prise
Poids total
W = 1 + 4 + 5 + 8 + 13 = 31
Réponse
W = 31
15.Bases de données et SQL
Réponse: B · Les lignes de la première requête qui n'apparaissent pas dans la seconde
Pourquoi c'est la réponse
A EXCEPT B donne les lignes de A qui ne sont pas dans B ; inverser les requêtes donne donc un résultat différent.
Réponse
B · Les lignes de la première requête qui n'apparaissent pas dans la seconde
16.Bases de données et SQL
Réponse: A · Chaque ligne d'employé accompagnée du salaire moyen de son service
Pourquoi c'est la réponse
Contrairement à GROUP BY, une fonction de fenêtrage conserve chaque ligne d'entrée et y ajoute une valeur calculée sur sa partition, ici le service.
Réponse
A · Chaque ligne d'employé accompagnée du salaire moyen de son service
17.Réseaux informatiques
Réponse: C · FIN
Pourquoi c'est la réponse
Chaque côté envoie FIN lorsqu'il n'a plus de données, et l'autre côté en accuse réception. SYN sert à ouvrir une connexion ; RST l'interrompt.
Réponse
C · FIN
18.Réseaux informatiques
Réponse: A · Elle renvoie un segment après trois ACK dupliqués, sans attendre l'expiration du délai
Pourquoi c'est la réponse
Trois ACK dupliqués indiquent fortement la perte d'un seul segment, que TCP retransmet donc aussitôt. La récupération est bien plus rapide qu'en attendant le temporisateur de retransmission.
Réponse
A · Elle renvoie un segment après trois ACK dupliqués, sans attendre l'expiration du délai
19.Sous-réseaux IPv4
Réponse: N = 64
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 empruntés
22 − 16 = 6
Nombre de sous-réseaux
N = 26 = 64
Réponse
N = 64
Chaque sous-réseau /22 a 210 − 2 = 1022 hôtes utilisables.
20.Sous-réseaux IPv4
Réponse: x = 63
Sous-réseaux IPv4 : une adresse a 32 bits. Le préfixe /p indique combien de bits de tête identifient le réseau ; les 32 − p bits restants numérotent les hôtes. Un sous-réseau a 2³²⁻ᵖ adresses, mais la première (adresse réseau) et la dernière (adresse de diffusion) ne peuvent pas être attribuées, il tient donc 2³²⁻ᵖ − 2 hôtes. Exceptions : un /31 (liaison point à point, RFC 3021) utilise ses 2 adresses pour des hôtes, et un /32 est une adresse unique (un seul hôte ou une interface de bouclage).