Conte as variáveis diferentes: a tabela-verdade tem 2ⁿ linhas, começando com todas elas iguais a 1.
Dê a cada subfórmula a sua própria coluna e preencha as colunas de dentro para fora.
Aplique a regra de cada conectivo: → só é 0 para 1 → 0, ↔ vale 1 quando os dois lados coincidem.
Para equivalências, compare as colunas finais linha a linha; para um argumento, olhe apenas as linhas em que todas as premissas valem 1.
Para negar uma afirmação quantificada, mova ¬ para dentro, troque ∀ e ∃ e negue a fórmula interna.
Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Portas básicas
A·B, A + B, A′, (A·B)′, (A + B)′, A ⊕ B
Regras booleanas
X + X′ = 1, X·X′ = 0, X + XY = X, XY + XY′ = X
De Morgan
(X·Y)′ = X′ + Y′, (X + Y)′ = X′·Y′
Ordem do mapa de Karnaugh
00, 01, 11, 10 (Gray code)
Grupo de 2ᵏ células
perde k variáveis
Multiplexador 4-para-1
F = A′B′I0 + A′BI1 + AB′I2 + ABI3
Flip-flops
D: Q⁺ = D, T: Q⁺ = T ⊕ Q, JK: Q⁺ = JQ′ + K′Q
Contadores
n bits: 2ⁿ estados; mod-N: menor n com 2ⁿ ≥ N; fout = fclk/N
Contador assíncrono (ripple)
fmax = 1/(n·tpd)
Contadores em anel e Johnson
n e 2n estados
Método
Para um circuito, trabalhe das entradas até a saída, uma porta de cada vez, e escreva o valor em cada fio, ou escreva a sua expressão e preencha a tabela-verdade.
Para simplificar, coloque os 1s (e as condições irrelevantes como X) num mapa de Karnaugh com linhas e colunas em código Gray: 00, 01, 11, 10.
Cubra os 1s com o menor número possível de grupos, os maiores possíveis, de 1, 2, 4, 8 ou 16 células, dando a volta pelas bordas; cada grupo é um termo produto formado pelas variáveis que permanecem constantes. Agrupe os 0s para a forma POS.
Para flip-flops e contadores, leia as entradas em cada borda ativa do clock, escreva o estado após cada borda e lembre-se de que um contador de n bits dá a volta após 2ⁿ estados.
Teoria dos números e aritmética modular
Divisão com resto
a = q·n + r, 0 ≤ r < n
Euclides
gcd(a, b) = gcd(b, a mod b)
Mínimo múltiplo comum
lcm(a, b) = a·b/gcd(a, b)
Inversa
a·a⁻¹ ≡ 1 (mod n), gcd(a, n) = 1
Congruência linear
a·x ≡ b → x ≡ a⁻¹·b (mod n)
Função totiente 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
Reduza antes todos os números módulo n; os restos ficam entre 0 e n − 1.
Para um mdc, divida repetidamente com o algoritmo de Euclides; o último resto não nulo é o mdc.
Para um inverso, execute o algoritmo estendido e guarde o coeficiente de a; some n se ele for negativo.
Resolva a·x ≡ b multiplicando por a⁻¹; combine duas congruências escrevendo x = r₁ + m₁k.
Para potências, escreva o expoente em binário e eleve ao quadrado repetidamente; no RSA, d = e⁻¹ mod φ(n) com φ(n) = (p − 1)(q − 1).
Teoria dos grafos
Lema do aperto de mãos
Σ deg(v) = 2|E|
Grafos completos
|E(Kn)| = n(n − 1)/2, |E(Km,n)| = m·n
Grafo regular
|E| = n·k/2
Árvore e floresta
|E| = n − 1, |E| = n − c
Folhas de uma árvore
L = 2 + Σ (deg(v) − 2) over deg(v) ≥ 3
Euler
circuito: todos os graus pares; caminho: exatamente 2 graus ímpares
Circuitos hamiltonianos em Kn
(n − 1)!/2
Atualização de Dijkstra
d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v))
Passeios de comprimento L
(Mᴸ)ij
Método
Anote o grau de cada vértice; a soma dos graus é igual ao dobro do número de arestas.
Em questões de Euler, verifique se o grafo é conexo e conte os vértices de grau ímpar.
Para árvores, use n − 1 arestas e o lema do aperto de mãos.
Em Dijkstra, mantenha uma tabela de distâncias provisórias e fixe a cada rodada o vértice não fixado de menor distância.
Para uma árvore geradora mínima, ordene as arestas por peso e pule toda aresta que feche um ciclo (Kruskal), ou faça crescer uma árvore a partir de um vértice inicial (Prim).
Sub-redes IPv4
Hosts por sub-rede
2(32 − prefix) − 2 (/31: 2, /32: 1)
Tamanho do bloco
256 − (mask octet)
Endereço de rede
IP AND máscara
Endereço de broadcast
IP OR (NOT máscara): todos os bits de host a 1
Sub-redes com n bits emprestados
2n
2Exercícios
1.Sistemas de numeraçãoMédia
O padrão de 8 bits 1000 0100 guarda um inteiro com sinal em complemento para dois. Qual é o seu valor N em decimal?
1000 01008 bit
N =
2.Sistemas de numeraçãoDifícil
Defina os bits com o resultado de 8 bits de 1101 1010 >> 2. Qual é o valor R do resultado em decimal?
1101 1010>> 2
R =
3.Lógica proposicional e demonstraçõesMédia
Você quer demonstrar (b ∨ c) → ¬a por absurdo. Qual afirmação você supõe no início? Clique nela.
(b ∨ c) → ¬a
1¬(b ∨ c) → ¬¬a
2(b ∨ c) ∧ ¬¬a
3¬(b ∨ c) ∧ ¬¬a
4¬(b ∨ c) ∧ ¬a
4.Lógica proposicional e demonstraçõesDifícil
Qual afirmação é equivalente a ¬∀x ∀y (R(x, y) → R(y, x)), com a negação movida totalmente para dentro? Clique nela.
¬∀x ∀y (R(x, y) → R(y, x))
1∃x ∃y (R(x, y) → ¬R(y, x))
2∃x ∃y (R(x, y) ∧ ¬R(y, x))
3∀x ∀y (R(x, y) ∧ ¬R(y, x))
4∃x ∃y (¬R(x, y) ∧ ¬R(y, x))
5.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flopsMédia
Neste mapa de Karnaugh exatamente um 1 não tem 1 vizinho, então permanece um grupo de uma célula (um mintermo completo de quatro literais) na forma SOP mínima. Os vizinhos através das bordas do mapa contam. Clique nessa célula.
F = Σm(4, 8, 10, 14)
1AB = 00, CD = 00
2AB = 00, CD = 01
3AB = 00, CD = 11
4AB = 00, CD = 10
5AB = 01, CD = 00
6AB = 01, CD = 01
7AB = 01, CD = 11
8AB = 01, CD = 10
9AB = 11, CD = 00
10AB = 11, CD = 01
11AB = 11, CD = 11
12AB = 11, CD = 10
13AB = 10, CD = 00
14AB = 10, CD = 01
15AB = 10, CD = 11
16AB = 10, CD = 10
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flopsDifícil
Encontre a forma SOP mínima de F(A, B, C, D) = Σm(0, 5, 7, 11, 13) + d(2, 6, 8), em que d marca as condições irrelevantes (don’t-care). Quantos termos produto N ela tem?
F(A, B, C, D) = Σm(0, 5, 7, 11, 13) + d(2, 6, 8)
N =
7.Teoria dos números e aritmética modularMédia
Encontre o menor inteiro positivo x com x ≡ 10 (mod 11) e x ≡ 9 (mod 13).
x ≡ 10 (mod 11)x ≡ 9 (mod 13)
x =
8.Teoria dos números e aritmética modularDifícil
73 é primo. Use o pequeno teorema de Fermat para encontrar 374444 mod 73.
p = 73k = 74444
374444 mod 73 =
9.Algoritmos e complexidadeMédia
Uma função executa um laço de n iterações e depois, separadamente, outro laço de n iterações. Qual é a sua complexidade de tempo?
AO(n²)
BO(n)
CO(log n)
DO(2ⁿ)
10.Algoritmos e complexidadeDifícil
Tomar as duas extremidades de cada aresta de um emparelhamento maximal dá uma cobertura de vértices. Quão boa é essa cobertura?
ANo máximo log n vezes o mínimo
BSempre uma cobertura de vértices mínima
CNo máximo o dobro do tamanho de uma cobertura de vértices mínima
DDe qualidade desconhecida em relação ao ótimo
11.Estruturas de dadosMédia
Quanta memória uma matriz de adjacência usa para um grafo com V vértices?
AO(V + E)
BO(V²)
CO(log V)
DO(E)
12.Estruturas de dadosDifícil
A complexidade de tempo de decrease-key em um heap binário (dada a posição do elemento) é:
AO(1)
BO(log n)
CO(n log n)
DO(n)
13.Teoria dos grafosMédia
O grafo conexo tem um circuito euleriano, um caminho euleriano que não é circuito, ou nenhum dos dois? Clique na sua resposta.
|V| = 5|E| = 5
1Circuito euleriano
2Caminho euleriano, sem circuito
3nenhuma das duas
14.Teoria dos grafosDifícil
Encontre o peso total W de uma árvore geradora mínima do grafo ponderado.
|V| = 6|E| = 8
W =
15.Bases de dados e SQLMédia
Quando WHERE EXISTS (subconsulta) é verdadeiro para uma linha?
AQuando a subconsulta retorna exatamente uma linha
BQuando a subconsulta retorna pelo menos uma linha
CQuando a subconsulta não retorna valores NULL
DQuando a subconsulta retorna um número maior que zero
16.Bases de dados e SQLDifícil
A consulta FROM customers c LEFT JOIN orders o ON o.customer_id = c.id WHERE o.status = 'paid' descarta inesperadamente os clientes sem pedidos. Por quê?
AO join deveria usar USING em vez de ON
BA condição do WHERE sobre o rejeita as linhas preenchidas com NULL, transformando-o num inner join
CLEFT JOIN nunca mantém as linhas sem correspondência
Dstatus é uma palavra reservada
17.Redes de computadoresMédia
Quantos endereços de host utilizáveis tem uma rede IPv4 /24?
A254
B252
C256
D255
18.Redes de computadoresDifícil
Em protocolos de janela deslizante, como o Go-Back-N difere do Selective Repeat após a perda de um quadro?
AO Go-Back-N reenvia apenas o quadro perdido; o Selective Repeat reenvia esse quadro e todos os seguintes
BNenhum dos dois jamais reenvia quadros perdidos
CAmbos reenviam a janela inteira desde o início
DO Go-Back-N reenvia o quadro perdido e todos os seguintes; o Selective Repeat reenvia apenas o quadro perdido
19.Sub-redes IPv4Média
A rede 192.168.234.0/24 é dividida em sub-redes /25, numeradas 1, 2, 3, … a partir do menor endereço (a sub-rede 1 começa em .0). Qual é o quarto octeto x do endereço de rede da sub-rede 2?
192.168.234.0/24/25sub-rede 2 (a sub-rede 1 começa em .0)
x =
20.Sub-redes IPv4Difícil
Um host tem o endereço 10.20.67.159/28. Qual é o quarto octeto x do seu endereço de rede?
10.20.67.159/28
x =
3Soluções
1.Sistemas de numeração
Resposta: N = −124
Sistemas de numeração posicionais: cada algarismo vale o seu valor vezes uma potência da base. Em binário as posições valem 1, 2, 4, 8, 16, …; em hexadecimal 1, 16, 256, …, com A–F para 10–15. No complemento para dois de 8 bits, o bit da esquerda vale −128 em vez de +128; é assim que se guardam os números negativos.
Somar os pesos
Os restantes bits mantêm os seus valores positivos normais.
−128 + 4 = −124
Resposta
N = −124
2.Sistemas de numeração
Resposta: R = 54
Definir bits: cada bit vale uma potência de dois (128, 64, …, 1). Um dígito hexadecimal são exatamente quatro bits, e em complemento de dois de 8 bits o bit mais à esquerda vale −128. As operações bit a bit atuam em cada posição de bit separadamente.
Bit a bit
Deslocar para a direita por 2 move cada bit 2 posições para a direita; os bits que saem pela extremidade direita se perdem e entram zeros pela esquerda.
1101 1010 >> 2
= 0011 0110
Valor do resultado
0011 0110₂ = 54
Resposta
R = 54
3.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: (b ∨ c) ∧ ¬¬a
Equivalência lógica: duas fórmulas são equivalentes (≡) quando têm o mesmo valor em todas as linhas da tabela-verdade. Uma tautologia vale 1 em todas as linhas, uma contradição vale 0 em todas as linhas, e uma contingência não é nenhuma das duas. Leis úteis: De Morgan, ¬(a ∧ b) ≡ ¬a ∨ ¬b e ¬(a ∨ b) ≡ ¬a ∧ ¬b; a → b ≡ ¬a ∨ b ≡ ¬b → ¬a (contrapositiva); ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b; e as leis distributivas, a ∨ (b ∧ c) ≡ (a ∨ b) ∧ (a ∨ c).
Partes da implicação
a = b ∨ c, b = ¬a
Negação da implicação
¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b = (b ∨ c) ∧ ¬¬a
Resposta
(b ∨ c) ∧ ¬¬a
Se a suposição leva a uma contradição, a implicação deve ser verdadeira.
4.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: ∃x ∃y (R(x, y) ∧ ¬R(y, x))
Quantificadores e argumentos: ¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x) e ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x). Mova a negação para dentro, troque todo quantificador que ela atravessa e negue a fórmula interna com as leis proposicionais, como ¬(a → b) ≡ a ∧ ¬b. Um argumento é válido quando a conclusão vale 1 em toda linha em que todas as premissas valem 1. Uma única linha com premissas verdadeiras e conclusão falsa é um contraexemplo e mostra que o argumento é inválido.
As outras alternativas mantêm um quantificador inalterado, mudam a ordem dos quantificadores ou negam a fórmula interna de forma errada.
5.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: AB = 01, CD = 00
Mapas de Karnaugh: as células são ordenadas em código Gray (00, 01, 11, 10), de modo que células vizinhas, inclusive as que ficam nas bordas opostas, diferem em exatamente uma variável. Agrupe os 1s em retângulos de 1, 2, 4, 8 ou 16 células, o maior possível e o menor número possível, até que todo 1 esteja coberto. Cada grupo é um termo produto: as variáveis que permanecem constantes dentro dele. Um grupo de 2ᵏ células perde k variáveis. As condições irrelevantes (X) podem ser usadas para aumentar grupos, mas nunca precisam ser cobertas. Agrupar os 0s dá a forma POS mínima.
Vizinhos de cada 1
Um 1 com um 1 vizinho pode entrar em um grupo de dois ou mais.
m4: m5, m6, m0, m12 → 0
O 1 isolado
m4 = A′BC′D′ → AB = 01, CD = 00
Resposta
AB = 01, CD = 00
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: N = 4
Mapas de Karnaugh: as células são ordenadas em código Gray (00, 01, 11, 10), de modo que células vizinhas, inclusive as que ficam nas bordas opostas, diferem em exatamente uma variável. Agrupe os 1s em retângulos de 1, 2, 4, 8 ou 16 células, o maior possível e o menor número possível, até que todo 1 esteja coberto. Cada grupo é um termo produto: as variáveis que permanecem constantes dentro dele. Um grupo de 2ᵏ células perde k variáveis. As condições irrelevantes (X) podem ser usadas para aumentar grupos, mas nunca precisam ser cobertas. Agrupar os 0s dá a forma POS mínima.
Implicantes primos
Os maiores grupos que podem ser formados com 1s e Xs.
B′C′D′, BC′D, A′B′D′, A′BD, A′BC, AB′CD
Cobertura mínima
F = B′C′D′ + BC′D + A′BD + AB′CD
N = 4
Resposta
N = 4
Existe outro agrupamento do mesmo tamanho; ele tem o mesmo número de termos e de literais.
7.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: x = 87
Inversos e congruências: a tem inverso módulo n exatamente quando mdc(a, n) = 1. O algoritmo de Euclides estendido escreve 1 = s·n + t·a, e então a⁻¹ ≡ t (mod n). Uma congruência a·x ≡ b (mod n) com mdc(a, n) = 1 tem a solução x ≡ a⁻¹·b. Duas congruências x ≡ r₁ (mod m₁) e x ≡ r₂ (mod m₂) com módulos coprimos têm uma solução módulo m₁·m₂ (teorema chinês do resto). O φ(n) de Euler conta os números de 1 a n que são coprimos com n: φ(n) = n·∏(1 − 1/p).
Primeira congruência
x = 10 + 11k
Segunda congruência
10 + 11k ≡ 9 (mod 13) → 11k ≡ 12 (mod 13)
k ≡ 6·12 ≡ 7 (mod 13)
Resultado
x = 10 + 11·7 = 87
x = 87
verificação: 87 mod 11 = 10, 87 mod 13 = 9
Resposta
x = 87
8.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: 374444 mod 73 = 64
Potências modulares e RSA: calcule aᵏ mod n por elevação ao quadrado repetida: escreva k em binário, eleve ao quadrado, reduza a cada passo e multiplique as potências cujo bit é 1. Fermat: aᵖ⁻¹ ≡ 1 (mod p) para um primo p que não divide a, então o expoente pode ser reduzido módulo p − 1. RSA: escolha primos p e q, n = p·q e φ(n) = (p − 1)(q − 1); o expoente público e é coprimo com φ(n), e o expoente privado é d = e⁻¹ mod φ(n). Cifre com c = mᵉ mod n e decifre com m = cᵈ mod n.
Reduza o expoente
74444 mod 72 = 68
374444 ≡ 368 (mod 73)
Potência pequena
368 mod 73 = 64
Resposta
374444 mod 73 = 64
9.Algoritmos e complexidade
Resposta: B · O(n)
Porque é esta a resposta
n + n = 2n, e os fatores constantes são descartados, então a função é O(n).
Resposta
B · O(n)
10.Algoritmos e complexidade
Resposta: C · No máximo o dobro do tamanho de uma cobertura de vértices mínima
Porque é esta a resposta
As arestas do emparelhamento não compartilham vértices, então o ótimo precisa de pelo menos um vértice por aresta, enquanto esse método toma dois: uma 2-aproximação.
Resposta
C · No máximo o dobro do tamanho de uma cobertura de vértices mínima
11.Estruturas de dados
Resposta: B · O(V²)
Porque é esta a resposta
Uma matriz de adjacência armazena V × V entradas, sendo eficiente para grafos densos; listas de adjacência usam O(V + E), melhores para grafos esparsos.
Resposta
B · O(V²)
12.Estruturas de dados
Resposta: B · O(log n)
Porque é esta a resposta
Após diminuir a chave, o elemento sobe (sift-up) no máximo a altura do heap. Heaps de Fibonacci alcançam decrease-key em O(1) amortizado.
Resposta
B · O(log n)
13.Teoria dos grafos
Resposta: Caminho euleriano, sem circuito
Euler, Hamilton e árvores: um grafo conexo tem um circuito euleriano (cada aresta uma vez, de volta ao início) quando todo vértice tem grau par, e um caminho euleriano que não é circuito quando exatamente dois vértices têm grau ímpar; o caminho vai então de um vértice ímpar ao outro. Um circuito hamiltoniano visita cada vértice uma vez; Kn tem (n − 1)!/2 deles. Uma árvore com n vértices tem n − 1 arestas, e um grafo conexo com m arestas mantém uma árvore geradora depois de remover m − n + 1 arestas.
O caminho euleriano começa em um vértice ímpar e termina no outro.
14.Teoria dos grafos
Resposta: W = 37
Caminhos mínimos e árvores geradoras: o algoritmo de Dijkstra fixa um vértice por rodada: o vértice não fixado com a menor distância provisória. Sua distância torna-se definitiva, e cada vizinho v recebe d(v) = min(d(v), d(u) + w(u, v)). O algoritmo de Kruskal constrói uma árvore geradora mínima tomando as arestas da mais leve para a mais pesada e descartando qualquer aresta que feche um ciclo; o algoritmo de Prim faz crescer uma árvore a partir de um vértice inicial acrescentando sempre a aresta mais leve que sai dela. Uma árvore geradora de n vértices tem n − 1 arestas.
Algoritmo de Kruskal
CE (3): tomar
BC (4): tomar
DE (5): tomar
DF (6): tomar
BD (10): descartar, fecha um ciclo
BE (15): descartar, fecha um ciclo
AB (19): tomar
Peso total
W = 3 + 4 + 5 + 6 + 19 = 37
Resposta
W = 37
15.Bases de dados e SQL
Resposta: B · Quando a subconsulta retorna pelo menos uma linha
Porque é esta a resposta
EXISTS só verifica se alguma linha é produzida; NOT EXISTS é verdadeiro quando a subconsulta não retorna nenhuma linha.
Resposta
B · Quando a subconsulta retorna pelo menos uma linha
16.Bases de dados e SQL
Resposta: B · A condição do WHERE sobre o rejeita as linhas preenchidas com NULL, transformando-o num inner join
Porque é esta a resposta
As linhas sem correspondência têm o.status NULL, então o teste do WHERE não é TRUE; mover a condição para a cláusula ON mantém todos os clientes.
Resposta
B · A condição do WHERE sobre o rejeita as linhas preenchidas com NULL, transformando-o num inner join
17.Redes de computadores
Resposta: A · 254
Porque é esta a resposta
Uma /24 tem 8 bits de host, logo 2⁸ = 256 endereços. Os endereços de rede e de broadcast são reservados, restando 254 para hosts.
Resposta
A · 254
18.Redes de computadores
Resposta: D · O Go-Back-N reenvia o quadro perdido e todos os seguintes; o Selective Repeat reenvia apenas o quadro perdido
Porque é esta a resposta
Um receptor Go-Back-N descarta quadros fora de ordem, então o remetente precisa repetir tudo após a perda. O Selective Repeat os armazena em buffer e pede apenas o que falta.
Resposta
D · O Go-Back-N reenvia o quadro perdido e todos os seguintes; o Selective Repeat reenvia apenas o quadro perdido
19.Sub-redes IPv4
Resposta: x = 128
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).
Tamanho do bloco
27 = 128
Sub-rede número 2
rede: (2 − 1)·128 = 128
broadcast: 128 + 128 − 1 = 255
Resposta
x = 128
20.Sub-redes IPv4
Resposta: x = 144
Sub-redes IPv4: um endereço tem 32 bits. O prefixo /p indica quantos bits iniciais identificam a rede; os restantes 32 − p bits numeram os hosts. Uma sub-rede tem 2³²⁻ᵖ endereços, mas o primeiro (endereço de rede) e o último (broadcast) não podem ser atribuídos a hosts, por isso cabem 2³²⁻ᵖ − 2 hosts. Exceções: um /31 (enlace ponto a ponto, RFC 3021) usa os seus 2 endereços para hosts, e um /32 é um único endereço (um único host ou um loopback).