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
Defina os bits para armazenar −83 em complemento de dois de 8 bits. Lido como um número sem sinal, qual é o valor U do padrão?
N = −838 bit
U =
2.Sistemas de numeraçãoDifícil
Defina os bits com o resultado de 8 bits de 0110 1101 << 3. Qual é o valor R do resultado em decimal?
0110 1101<< 3
R =
3.Lógica proposicional e demonstraçõesMédia
Qual fórmula é logicamente equivalente a b ∨ (c ∧ a)? Clique nela.
b ∨ (c ∧ a)
1(b ∨ c) ∧ (b ∨ a)
2(b ∧ c) ∨ (b ∧ a)
3(b ∨ c) ∧ a
4b ∧ (c ∨ a)
4.Lógica proposicional e demonstraçõesDifícil
São dadas as premissas r → q; r. Qual conclusão decorre delas? Clique nela.
r → qr
1¬q
2r ∧ ¬q
3¬r
4q
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(2, 3, 4, 5, 6). Quantos literais L ela contém no total (uma variável com apóstrofo conta como um literal)?
F(A, B, C) = Σm(2, 3, 4, 5, 6)
L =
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flopsDifícil
Um flip-flop JK acionado na borda de subida começa com Q = 0 e recebe as entradas mostradas em 7 bordas de subida do clock. Quantas vezes N Q muda de estado?
Q₀ = 0JK
N =
7.Teoria dos números e aritmética modularMédia
Encontre o inverso de 43 módulo 73: o número x com 0 < x < 73 e 43·x ≡ 1 (mod 73).
a = 43n = 73
43−1 mod 73 =
8.Teoria dos números e aritmética modularDifícil
Uma chave RSA usa p = 43, q = 47 e e = 5. Decifre o texto cifrado c = 1594: encontre a mensagem m.
p = 43q = 47e = 5c = 1594
m =
9.Algoritmos e complexidadeMédia
Como o algoritmo de Prim constrói uma árvore geradora mínima?
AExecuta uma busca em largura e mantém a árvore da BFS
BFaz crescer uma árvore a partir de um vértice inicial, adicionando a aresta mais barata que sai da árvore
CRemove a aresta mais cara até não restarem ciclos
DOrdena todas as arestas por peso e adiciona cada uma, a menos que forme um ciclo na floresta
10.Algoritmos e complexidadeDifícil
O que decorreria se alguém encontrasse um algoritmo de tempo polinomial para um problema NP-completo?
ATodos os algoritmos de tempo exponencial passariam imediatamente a rodar em tempo linear
BSó aquele problema passaria para P
CTodo problema em NP poderia ser resolvido em tempo polinomial, então P = NP
DO problema da parada se tornaria decidível
11.Estruturas de dadosMédia
Uma aplicação precisa de buscas rápidas e também de listar as chaves em ordem e responder a consultas por intervalo. Qual estrutura é a mais adequada?
AUma pilha
BUma lista encadeada não ordenada
CUma tabela hash
DUma árvore binária de busca balanceada
12.Estruturas de dadosDifícil
Qual problema da sondagem linear o hashing duplo reduz principalmente?
AO custo O(n) de ler o valor de uma chave
BA necessidade de uma função hash
CO agrupamento primário, em que se formam longas sequências de posições ocupadas
DA necessidade de armazenar as chaves na tabela
13.Teoria dos grafosMédia
Uma árvore tem 4 vértices de grau 3, 3 vértices de grau 5, 3 vértices de grau 2, e todos os seus outros vértices são folhas (grau 1). Quantas folhas L ela tem?
4 × deg 33 × deg 53 × deg 2
L =
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
O que INTERSECT retorna quando usado entre duas consultas SELECT?
AO produto cartesiano dos resultados
BAs linhas que aparecem nos dois resultados
CTodas as linhas dos dois resultados
DAs linhas do primeiro resultado que não estão no segundo
16.Bases de dados e SQLDifícil
R(A, B, C, D) tem as dependências funcionais A → B e C → D. Qual é a chave candidata?
A{B, D}
B{C}
C{A, C}
D{A}
17.Redes de computadoresMédia
Qual tipo de registro DNS mapeia um nome de host para um endereço IPv6?
AA
BMX
CCNAME
DAAAA
18.Redes de computadoresDifícil
Em uma conexão TCP, o que a janela de recepção (rwnd) controla?
AO número de portas abertas
BO tempo limite de retransmissão, calculado a partir do tempo de ida e volta medido de cada segmento
CO tamanho de cada cabeçalho de pacote IP
DQuantos dados não confirmados o remetente pode enviar, com base no buffer do receptor
19.Sub-redes IPv4Média
A rede 192.168.113.0/24 é dividida em sub-redes /27, 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 6?
192.168.113.0/24/27sub-rede 6 (a sub-rede 1 começa em .0)
x =
20.Sub-redes IPv4Difícil
Um host tem o endereço 10.20.124.189/26. Qual é o quarto octeto x do seu endereço de rede?
10.20.124.189/26
x =
3Soluções
1.Sistemas de numeração
Resposta: U = 173
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.
Inverter e somar um
83 = 0101 0011
invertido: 1010 1100
+1 → 1010 1101
Ler sem sinal
1010 1101₂ = 256 − 83 = 173
Resposta
U = 173
2.Sistemas de numeração
Resposta: R = 104
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 esquerda por 3 move cada bit 3 posições para a esquerda; os bits que saem pela extremidade esquerda se perdem e entram zeros pela direita.
0110 1101 << 3
= 0110 1000
Valor do resultado
0110 1000₂ = 104
Resposta
R = 104
3.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: (b ∨ c) ∧ (b ∨ 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).
A lei
∨ distribui sobre ∧: a ∨ (b ∧ c) ≡ (a ∨ b) ∧ (a ∨ c).
b ∨ (c ∧ a) ≡ (b ∨ c) ∧ (b ∨ a)
Confira com a tabela-verdade
a = 1, b = 1, c = 1: 1 | 1 1 1 1
a = 1, b = 1, c = 0: 1 | 1 1 1 1
a = 1, b = 0, c = 1: 1 | 1 0 1 0
a = 1, b = 0, c = 0: 0 | 0 0 0 0
a = 0, b = 1, c = 1: 1 | 1 1 0 1
a = 0, b = 1, c = 0: 1 | 1 0 0 0
a = 0, b = 0, c = 1: 0 | 0 0 0 0
a = 0, b = 0, c = 0: 0 | 0 0 0 0
Resposta
(b ∨ c) ∧ (b ∨ a)
As colunas depois da barra são as alternativas na ordem mostrada.
4.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: q
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.
Linhas com todas as premissas verdadeiras
q = 1, r = 1: ¬q = 0, r ∧ ¬q = 0, ¬r = 0, q = 1
Conclusão
q (modus ponens)
Resposta
q
5.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: L = 6
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.
BC′
A′B
AB′
Forma SOP mínima
F = BC′ + A′B + AB′
L = 6
Resposta
L = 6
Existe outro agrupamento do mesmo tamanho; ele tem o mesmo número de termos e de literais.
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: N = 3
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.
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).
Algoritmo de Euclides estendido
Cada resto r é escrito como r ≡ t·43 (mod 73).
r = 73, t = 0
r = 43, q = 1, t = 1
r = 30, q = 1, t = −1
r = 13, q = 2, t = 2
r = 4, q = 3, t = −5
r = 1, q = 4, t = 17
Inversa
1 ≡ 17·43 (mod 73)
x = 17
verificação: 43·17 = 731 = 10·73 + 1
Resposta
43−1 mod 73 = 17
8.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: m = 1660
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.
Expoente privado
n = 2021, φ(n) = 1932
d = 5−1 mod 1932 = 773
Decifre por elevação ao quadrado repetida
773 = 512 + 256 + 4 + 1
15941 ≡ 1594 (mod 2021)
15942 ≡ 439 (mod 2021)
15944 ≡ 726 (mod 2021)
15948 ≡ 1616 (mod 2021)
159416 ≡ 324 (mod 2021)
159432 ≡ 1905 (mod 2021)
159464 ≡ 1330 (mod 2021)
1594128 ≡ 525 (mod 2021)
1594256 ≡ 769 (mod 2021)
1594512 ≡ 1229 (mod 2021)
1594773 ≡ 1594·726·769·1229 ≡ 1660 (mod 2021)
Mensagem
m = 1660
verificação: 16605 mod 2021 = 1594
Resposta
m = 1660
9.Algoritmos e complexidade
Resposta: B · Faz crescer uma árvore a partir de um vértice inicial, adicionando a aresta mais barata que sai da árvore
Porque é esta a resposta
O algoritmo de Prim, com uma fila de prioridade de arestas de corte, roda em O(E log V) com um heap binário.
Resposta
B · Faz crescer uma árvore a partir de um vértice inicial, adicionando a aresta mais barata que sai da árvore
10.Algoritmos e complexidade
Resposta: C · Todo problema em NP poderia ser resolvido em tempo polinomial, então P = NP
Porque é esta a resposta
Como todo NP se reduz a qualquer problema NP-completo em tempo polinomial, um algoritmo rápido para um dá um algoritmo rápido para todos.
Resposta
C · Todo problema em NP poderia ser resolvido em tempo polinomial, então P = NP
11.Estruturas de dados
Resposta: D · Uma árvore binária de busca balanceada
Porque é esta a resposta
Uma BST balanceada dá buscas em O(log n) e mantém as chaves ordenadas, então o percurso em ordem e as consultas por intervalo são fáceis; uma tabela hash espalha as chaves.
Resposta
D · Uma árvore binária de busca balanceada
12.Estruturas de dados
Resposta: C · O agrupamento primário, em que se formam longas sequências de posições ocupadas
Porque é esta a resposta
A sondagem linear avança de 1 em 1, então as sequências ocupadas crescem e se fundem; o hashing duplo usa um segundo hash para o tamanho do passo, de modo que chaves diferentes sondam sequências diferentes.
Resposta
C · O agrupamento primário, em que se formam longas sequências de posições ocupadas
13.Teoria dos grafos
Resposta: L = 15
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.
Lema do aperto de mãos para uma árvore
L + 33 = 2(L + 10) − 2
L = 15
Resposta
L = 15
Atalho: L = 2 + Σ (d − 2) sobre os vértices de grau d ≥ 3.
14.Teoria dos grafos
Resposta: d(F) = 22
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: 12, C: 8
C (8): E: 19, G: 14
B (12)
G (14): D: 18, E: 15
E (15): F: 22
D (18)
F (22)
Caminho mais curto
A → C → G → E → F
d(F) = 22
Resposta
d(F) = 22
15.Bases de dados e SQL
Resposta: B · As linhas que aparecem nos dois resultados
Porque é esta a resposta
INTERSECT mantém só as linhas presentes nas duas consultas e, como UNION, remove duplicatas por padrão.
Resposta
B · As linhas que aparecem nos dois resultados
16.Bases de dados e SQL
Resposta: C · {A, C}
Porque é esta a resposta
A e C não são determinados por nada, então toda chave deve conter os dois, e {A, C}+ = {A, B, C, D}.
Resposta
C · {A, C}
17.Redes de computadores
Resposta: D · AAAA
Porque é esta a resposta
Um registro A contém um endereço IPv4; um AAAA, um endereço IPv6. O MX indica servidores de e-mail e o CNAME dá um apelido.
Resposta
D · AAAA
18.Redes de computadores
Resposta: D · Quantos dados não confirmados o remetente pode enviar, com base no buffer do receptor
Porque é esta a resposta
O receptor anuncia quanto espaço de buffer tem; o remetente limita os dados não confirmados de acordo, evitando sobrecarregar o receptor.
Resposta
D · Quantos dados não confirmados o remetente pode enviar, com base no buffer do receptor
19.Sub-redes IPv4
Resposta: x = 160
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
25 = 32
Sub-rede número 6
rede: (6 − 1)·32 = 160
broadcast: 160 + 32 − 1 = 191
Resposta
x = 160
20.Sub-redes IPv4
Resposta: x = 128
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).