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 1010 1101 guarda um inteiro com sinal em complemento para dois. Qual é o seu valor N em decimal?
1010 11018 bit
N =
2.Sistemas de numeraçãoDifícil
Um sistema tem de dar a cada um de 3886 elementos um código binário próprio, todos com o mesmo comprimento. Qual é o menor número de bits b necessário?
3886
b = bit
3.Lógica proposicional e demonstraçõesMédia
Qual fórmula é logicamente equivalente a r → p? Clique nela.
r → p
1¬r ∨ p
2r ∨ ¬p
3p → r
4¬r ∧ p
4.Lógica proposicional e demonstraçõesDifícil
O argumento com premissas p → q; r → q e conclusão p → r é inválido. Clique na linha da tabela-verdade que é um contraexemplo.
p → qr → q∴ p → r
1p = 1, q = 1, r = 1
2p = 1, q = 1, r = 0
3p = 1, q = 0, r = 1
4p = 1, q = 0, r = 0
5p = 0, q = 1, r = 1
6p = 0, q = 1, r = 0
7p = 0, q = 0, r = 1
8p = 0, q = 0, r = 0
5.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flopsMédia
Use o mapa de Karnaugh para encontrar a forma mínima em soma de produtos (SOP) de F(A, B, C) = Σm(0, 2, 4, 7). Quantos termos produto N ela tem?
F(A, B, C) = Σm(0, 2, 4, 7)
N =
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flopsDifícil
Um contador mod-10 precisa passar por 10 estados diferentes. Qual é o número mínimo de flip-flops n de que ele precisa?
N = 10
n =
7.Teoria dos números e aritmética modularMédia
Resolva 14x ≡ 48 (mod 51). Dê a solução x com 0 < x < 51.
14x ≡ 48 (mod 51)
x =
8.Teoria dos números e aritmética modularDifícil
Cifre a mensagem m = 45 com a chave pública RSA (n, e) = (493, 23). Encontre o texto cifrado c.
n = 493e = 23m = 45
c =
9.Algoritmos e complexidadeMédia
Qual é a solução da recorrência T(n) = T(n/2) + O(1)?
AO(1)
BO(n log n)
CO(log n)
DO(n)
10.Algoritmos e complexidadeDifícil
Qual é a complexidade de tempo de: for i = 1 to n: for (j = i; j ≤ n; j = j + i) faça trabalho O(1)?
AO(n log n)
BO(n √n)
CO(n)
DO(n²)
11.Estruturas de dadosMédia
Como se encontra a menor chave em uma árvore binária de busca?
ASeguindo os filhos direitos a partir da raiz até não haver filho direito
BSeguindo os filhos esquerdos a partir da raiz até não haver filho esquerdo
CVisitando todas as folhas e comparando-as
DOlhando apenas a raiz
12.Estruturas de dadosDifícil
Você precisa guardar os k menores valores de um fluxo de n números usando O(k) de memória. Qual abordagem funciona em tempo O(n log k)?
AUm min-heap com todos os n valores, do qual os k menores são removidos no final
BUm max-heap de tamanho k, substituindo a raiz quando chega um valor menor
CUma fila FIFO com os últimos k valores
DUm array ordenado com todos os n valores
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| = 6|E| = 6
1Circuito euleriano
2Caminho euleriano, sem circuito
3nenhuma das duas
14.Teoria dos grafosDifícil
Use o algoritmo de Dijkstra para encontrar o comprimento d(F) do caminho mais curto de A até F no grafo ponderado.
início: Afim: F
d(F) =
15.Bases de dados e SQLMédia
Na álgebra relacional, o operador de projeção (π) corresponde a:
AEscolher quais colunas aparecem no resultado
BEscolher quais linhas satisfazem uma determinada condição
COrdenar o resultado
DCombinar duas tabelas por uma chave
16.Bases de dados e SQLDifícil
Há um índice composto em (last_name, first_name). Qual condição pode usá-lo de forma mais eficaz?
AWHERE UPPER(first_name) = 'EVA'
BWHERE first_name LIKE '%a'
CWHERE last_name = 'Jansen'
DWHERE first_name = 'Eva'
17.Redes de computadoresMédia
O que identifica de forma única uma extremidade de uma conexão TCP na internet?
AApenas um endereço MAC
BUm endereço IP junto com um número de porta
CUma máscara de sub-rede e um gateway
DApenas um nome de domínio
18.Redes de computadoresDifícil
O bloqueio head-of-line no HTTP/2 sobre TCP ocorre porque:
AOs servidores não conseguem processar requisições paralelas
BO HTTP/2 usa UDP
CCada requisição precisa de uma nova conexão TCP, então as requisições seguintes esperam numa fila
DUm segmento TCP perdido atrasa todos os fluxos multiplexados até ser retransmitido
19.Sub-redes IPv4Média
Uma sub-rede usa a máscara 255.255.255.224. Quantos endereços de host utilizáveis H ela tem?
255.255.255.224
H =
20.Sub-redes IPv4Difícil
Um host tem o endereço 10.20.6.123/29. Qual é o quarto octeto x do seu endereço de rede?
10.20.6.123/29
x =
3Soluções
1.Sistemas de numeração
Resposta: N = −83
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 + 32 + 8 + 4 + 1 = −83
Resposta
N = −83
2.Sistemas de numeração
Resposta: b = 12 bit
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.
Potências de dois
211 = 2048 < 3886
212 = 4096 ≥ 3886
Resposta
b = 12
3.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: ¬r ∨ p
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).
A lei
a → b vale 0 somente quando a = 1 e b = 0, portanto é o mesmo que ¬a ∨ b.
r → p ≡ ¬r ∨ p
Confira com a tabela-verdade
p = 1, r = 1: 1 | 1 1 1 0
p = 1, r = 0: 1 | 1 0 0 1
p = 0, r = 1: 0 | 0 1 1 0
p = 0, r = 0: 1 | 1 1 1 0
Resposta
¬r ∨ p
As colunas depois da barra são as alternativas na ordem mostrada.
4.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: p = 1, q = 1, r = 0
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.
Premissas e conclusão linha por linha
p = 1, q = 1, r = 1: 1 1 | 1
p = 1, q = 1, r = 0: 1 1 | 0
p = 1, q = 0, r = 1: 0 0 | 1
p = 1, q = 0, r = 0: 0 1 | 0
p = 0, q = 1, r = 1: 1 1 | 1
p = 0, q = 1, r = 0: 1 1 | 1
p = 0, q = 0, r = 1: 1 0 | 1
p = 0, q = 0, r = 0: 1 1 | 1
Contraexemplo
p = 1, q = 1, r = 0
Resposta
p = 1, q = 1, r = 0
Um argumento com essa forma parece uma regra válida, mas uma linha basta para mostrar que não é.
5.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: N = 3
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.
Agrupe os 1s
Todo grupo é um retângulo de 2ᵏ células; as células das bordas são vizinhas das células da borda oposta.
B′C′
A′C′
ABC
Forma SOP mínima
F = B′C′ + A′C′ + ABC
N = 3
Resposta
N = 3
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: n = 4
Flip-flops e contadores: um flip-flop muda apenas na borda ativa do clock. D copia a sua entrada (Q⁺ = D); T inverte quando T = 1; JK mantém para 00, zera para 01, seta para 10 e inverte para 11. Um contador binário de n bits tem 2ⁿ estados e conta módulo 2ⁿ; um contador módulo N conta 0, 1, …, N − 1 e volta a 0, e precisa de flip-flops em número igual ao menor n com 2ⁿ ≥ N. Cada estágio de um contador assíncrono (ripple) divide a frequência por dois, de modo que a última saída de um contador módulo N funciona a fclk/N. Um contador Johnson de n flip-flops tem 2n estados, um contador em anel n.
Número de flip-flops
2ⁿ ≥ 10 → n = 4 (2⁴ = 16)
Resposta
n = 4
7.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: x = 18
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).
Inverso de 14
r = 51, t = 0
r = 14, q = 3, t = 1
r = 9, q = 1, t = −3
r = 5, q = 1, t = 4
r = 4, q = 1, t = −7
r = 1, q = 4, t = 11
14−1 ≡ 11 (mod 51)
Resolva
x ≡ 11·48 = 528 ≡ 18 (mod 51)
verificação: 14·18 = 252 ≡ 48 (mod 51)
Resposta
x = 18
8.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: c = 343
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.
Elevação ao quadrado repetida
23 = 16 + 4 + 2 + 1
451 ≡ 45 (mod 493)
452 ≡ 53 (mod 493)
454 ≡ 344 (mod 493)
458 ≡ 16 (mod 493)
4516 ≡ 256 (mod 493)
4523 ≡ 45·53·344·256 ≡ 343 (mod 493)
Texto cifrado
c = 343
Resposta
c = 343
9.Algoritmos e complexidade
Resposta: C · O(log n)
Porque é esta a resposta
O problema cai pela metade a cada passo, com trabalho constante por passo, então há cerca de log₂ n passos.
Resposta
C · O(log n)
10.Algoritmos e complexidade
Resposta: A · O(n log n)
Porque é esta a resposta
O total é n / 1 + n / 2 + ... + n / n = n × Hn, e o número harmônico Hn é Θ(log n).
Resposta
A · O(n log n)
11.Estruturas de dados
Resposta: B · Seguindo os filhos esquerdos a partir da raiz até não haver filho esquerdo
Porque é esta a resposta
O nó mais à esquerda não tem chave menor na árvore, então é o mínimo; o custo é proporcional à altura.
Resposta
B · Seguindo os filhos esquerdos a partir da raiz até não haver filho esquerdo
12.Estruturas de dados
Resposta: B · Um max-heap de tamanho k, substituindo a raiz quando chega um valor menor
Porque é esta a resposta
A raiz do max-heap é o maior valor guardado; qualquer valor novo menor a substitui em O(log k), então o heap sempre contém os k menores até o momento.
Resposta
B · Um max-heap de tamanho k, substituindo a raiz quando chega um valor menor
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: d(F) = 10
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.
Dijkstra rodada por rodada
Cada linha: o vértice fixado, sua distância definitiva e os vizinhos cuja distância melhora.
A (0): B: 3, C: 7
B (3): D: 9
C (7): E: 16, G: 9
D (9): F: 10
G (9)
F (10): E: 11
E (11)
Caminho mais curto
A → B → D → F
d(F) = 10
Resposta
d(F) = 10
15.Bases de dados e SQL
Resposta: A · Escolher quais colunas aparecem no resultado
Porque é esta a resposta
A projeção mantém os atributos escolhidos (a lista do SELECT), enquanto a seleção σ mantém as linhas que satisfazem uma condição (a cláusula WHERE).
Resposta
A · Escolher quais colunas aparecem no resultado
16.Bases de dados e SQL
Resposta: C · WHERE last_name = 'Jansen'
Porque é esta a resposta
Um índice B-tree composto é ordenado por last_name e depois por first_name, então uma busca pela coluna inicial funciona, mas first_name sozinho não pode usar essa ordem.
Resposta
C · WHERE last_name = 'Jansen'
17.Redes de computadores
Resposta: B · Um endereço IP junto com um número de porta
Porque é esta a resposta
Uma conexão TCP é identificada pelo IP e porta de origem mais o IP e porta de destino. As portas separam as muitas aplicações de um mesmo host.
Resposta
B · Um endereço IP junto com um número de porta
18.Redes de computadores
Resposta: D · Um segmento TCP perdido atrasa todos os fluxos multiplexados até ser retransmitido
Porque é esta a resposta
O TCP entrega os bytes em ordem, então uma única perda trava todos os fluxos da conexão. O QUIC (HTTP/3) trata os fluxos de forma independente sobre UDP.
Resposta
D · Um segmento TCP perdido atrasa todos os fluxos multiplexados até ser retransmitido
19.Sub-redes IPv4
Resposta: H = 30
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).
Comprimento do prefixo
255.255.255.224 = /27
Hosts utilizáveis
25 − 2 = 30
Resposta
H = 30
20.Sub-redes IPv4
Resposta: x = 120
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).