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 1001 1100 guarda um inteiro com sinal em complemento para dois. Qual é o seu valor N em decimal?
1001 11008 bit
N =
2.Sistemas de numeraçãoDifícil
Uma imagem sem compressão tem 1280 × 720 píxeis com 16 bits por píxel. Quanta memória M ocupa, em KiB (1 KiB = 1024 bytes)?
1280 × 720 px16 bit/px1 KiB = 1024 B
M = KiB
3.Lógica proposicional e demonstraçõesMédia
r ∧ ¬r é uma tautologia, uma contradição ou uma contingência? Clique na sua resposta.
r ∧ ¬r
1tautologia
2contradição
3contingência
4.Lógica proposicional e demonstraçõesDifícil
São dadas as premissas r → q; q → p. Qual conclusão decorre delas? Clique nela.
r → qq → p
1r → p
2¬r → ¬p
3p → r
4r ∧ p
5.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flopsMédia
Simplifique F = A′B′ + B′C + ABC′ + ABC até a sua forma mínima em soma de produtos. Quantos literais L a expressão simplificada contém?
F = A′B′ + B′C + ABC′ + ABC
L =
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flopsDifícil
Um contador mod-11 síncrono conta 0, 1, …, 10 e depois volta a 0. Ele começa em 2. Qual contagem Q (em decimal) ele mostra após 33 pulsos de clock?
Q0 = 233N = 11
Q =
7.Teoria dos números e aritmética modularMédia
Encontre o inverso de 8 módulo 13: o número x com 0 < x < 13 e 8·x ≡ 1 (mod 13).
a = 8n = 13
8−1 mod 13 =
8.Teoria dos números e aritmética modularDifícil
Uma chave RSA usa os primos p = 29 e q = 47 e o expoente público e = 5. Encontre o expoente privado d (0 < d < φ(n)).
p = 29q = 47e = 5
d =
9.Algoritmos e complexidadeMédia
Qual é o tempo de execução do radix sort LSD para n inteiros com d dígitos na base k?
AO(n²)
BO(dn log k)
CO(n log n)
DO(d(n + k))
10.Algoritmos e complexidadeDifícil
Qual técnica dá ao quicksort um tempo de execução esperado O(n log n) para qualquer entrada?
AEscolher o pivô de forma uniformemente aleatória
BSempre escolher o primeiro elemento
COrdenar a entrada antes de executar o quicksort
DUsar recursão apenas no lado esquerdo
11.Estruturas de dadosMédia
Como um novo elemento é inserido em um heap binário?
AColoca-se no fim do array e faz-se sift-up enquanto violar a propriedade de heap
BReconstrói-se o heap inteiro do zero
CInsere-se na posição ordenada, deslocando uma posição à direita todos os elementos maiores
DColoca-se na raiz e faz-se sift-down
12.Estruturas de dadosDifícil
Qual é o tempo de execução da busca em largura em um grafo com V vértices armazenado como matriz de adjacência?
AO(V)
BO(V²)
CO(V + E)
DO(E log V)
13.Teoria dos grafosMédia
Quantos circuitos hamiltonianos diferentes H tem o grafo completo K8? Circuitos que diferem apenas no vértice inicial ou no sentido contam como o mesmo.
K8
H =
14.Teoria dos grafosDifícil
Encontre o peso total W de uma árvore geradora mínima do grafo ponderado.
|V| = 6|E| = 9
W =
15.Bases de dados e SQLMédia
Na álgebra relacional, o operador de seleção (σ) corresponde a qual cláusula SQL?
AORDER BY
BGROUP BY
CWHERE
DLista do SELECT
16.Bases de dados e SQLDifícil
O que é uma leitura fantasma (phantom read)?
AUma consulta repetida retorna novas linhas inseridas por outra transação confirmada
BLer dados que nunca foram gravados
CUma consulta que não retorna nenhuma linha
DLer alterações não confirmadas
17.Redes de computadoresMédia
Um navegador recebe o código de status HTTP 404. O que ele significa?
AO recurso solicitado não foi encontrado
BO servidor teve um erro interno
CA requisição foi bem-sucedida
DO cliente precisa fazer login primeiro
18.Redes de computadoresDifícil
O que a troca de chaves Diffie-Hellman alcança por si só, e qual é sua fraqueza?
AAssina certificados para sites, mas só funciona com chaves curtas
BCriptografa diretamente grandes volumes de dados por um canal público, mas é lenta demais para arquivos grandes e vídeo
CCombina um segredo compartilhado por um canal público, mas sozinha fica exposta a um man-in-the-middle
DAutentica os dois usuários com senhas, mas precisa de um servidor central
19.Sub-redes IPv4Média
A rede 192.168.170.0/24 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?
192.168.170.0/24/25sub-rede 2 (a sub-rede 1 começa em .0)
x =
20.Sub-redes IPv4Difícil
A rede 192.168.79.0/24 é dividida com VLSM para estas LANs: A: 4 hosts, B: 23 hosts, C: 46 hosts, D: 13 hosts, E: 15 hosts. As sub-redes são alocadas a partir de .0 para cima, primeiro a LAN com mais hosts, cada uma com a menor sub-rede que a comporte. Qual é o quarto octeto x do endereço de rede da LAN D?
A: 4B: 23C: 46D: 13E: 15
x =
3Soluções
1.Sistemas de numeração
Resposta: N = −100
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 + 16 + 8 + 4 = −100
Resposta
N = −100
2.Sistemas de numeração
Resposta: M = 1800 KiB
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.
Bits e bytes
1280·720·16 = 14745600 bit = 1843200 B
Converter para KiB
1843200/1024 = 1800 KiB
Resposta
M = 1800 KiB
3.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: contradição
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).
Tabela-verdade linha por linha
r = 1: ¬r = 0, r ∧ ¬r = 0
r = 0: ¬r = 1, r ∧ ¬r = 0
Classifique
r ∧ ¬r: 0, 0
0 em todas as linhas: uma contradição.
Resposta
contradição
4.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: r → p
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
p = 1, q = 1, r = 1: r → p = 1, ¬r → ¬p = 1, p → r = 1, r ∧ p = 1
p = 1, q = 1, r = 0: r → p = 1, ¬r → ¬p = 0, p → r = 0, r ∧ p = 0
p = 1, q = 0, r = 0: r → p = 1, ¬r → ¬p = 0, p → r = 0, r ∧ p = 0
p = 0, q = 0, r = 0: r → p = 1, ¬r → ¬p = 1, p → r = 1, r ∧ p = 0
Conclusão
r → p (silogismo hipotético)
Resposta
r → p
5.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: L = 6
Álgebra booleana: as regras que simplificam expressões são X + X′ = 1 e X·X′ = 0, X + X = X, a absorção X + X·Y = X, a regra de combinação X·Y + X·Y′ = X, X + X′Y = X + Y e o teorema do consenso XY + X′Z + YZ = XY + X′Z. As leis de De Morgan transformam (X·Y)′ em X′ + Y′ e (X + Y)′ em X′·Y′. Um mapa de Karnaugh aplica essas regras graficamente: cada grupo de duas células vizinhas é um uso de XY + XY′ = X.
Mintermos da expressão
A′B′ → m(0, 1)
B′C → m(1, 5)
ABC′ → m(6)
ABC → m(7)
Agrupe e leia
F = B′C + A′B′ + AB
Conte os literais
L = 6
Resposta
L = 6
Existe outro agrupamento do mesmo tamanho; ele tem o mesmo número de literais.
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: Q = 2
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.
Ciclos completos
A cada 11 pulsos o contador volta ao mesmo estado.
33 = 3·11 + 0
Contagem após os pulsos restantes
Q = (2 + 0) mod 11 = 2
Q = 0010₂
Resposta
Q = 2
7.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: 8−1 mod 13 = 5
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·8 (mod 13).
r = 13, t = 0
r = 8, q = 1, t = 1
r = 5, q = 1, t = −1
r = 3, q = 1, t = 2
r = 2, q = 1, t = −3
r = 1, q = 2, t = 5
Inversa
1 ≡ 5·8 (mod 13)
x = 5
verificação: 8·5 = 40 = 3·13 + 1
Resposta
8−1 mod 13 = 5
8.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: d = 773
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.
Módulo e totiente
n = 29·47 = 1363
φ(n) = 28·46 = 1288
Algoritmo de Euclides estendido
r = 1288, t = 0
r = 5, q = 257, t = 1
r = 3, q = 1, t = −257
r = 2, q = 1, t = 258
r = 1, q = 2, t = −515
Expoente privado
d = 773
verificação: 5·773 = 3865 = 3·1288 + 1
Resposta
d = 773
9.Algoritmos e complexidade
Resposta: D · O(d(n + k))
Porque é esta a resposta
Cada uma das d passadas é um counting sort de custo O(n + k), então, para d e k fixos, o total é linear em n.
Resposta
D · O(d(n + k))
10.Algoritmos e complexidade
Resposta: A · Escolher o pivô de forma uniformemente aleatória
Porque é esta a resposta
Com um pivô aleatório, o tempo esperado é O(n log n) para toda entrada; casos ruins ainda existem, mas são muito improváveis.
Resposta
A · Escolher o pivô de forma uniformemente aleatória
11.Estruturas de dados
Resposta: A · Coloca-se no fim do array e faz-se sift-up enquanto violar a propriedade de heap
Porque é esta a resposta
Adicionar no fim mantém a árvore completa; trocar com o pai restaura a ordem em O(log n) passos.
Resposta
A · Coloca-se no fim do array e faz-se sift-up enquanto violar a propriedade de heap
12.Estruturas de dados
Resposta: B · O(V²)
Porque é esta a resposta
Cada um dos V vértices percorre uma linha de V entradas, o que dá O(V²); com listas de adjacência, a BFS é O(V + E).
Resposta
B · O(V²)
13.Teoria dos grafos
Resposta: H = 2520
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.
Contar
H = (8 − 1)!/2 = 5040/2 = 2520
Resposta
H = 2520
14.Teoria dos grafos
Resposta: W = 33
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
BD (3): tomar
AB (4): tomar
EF (5): tomar
BE (9): tomar
DF (11): descartar, fecha um ciclo
CE (12): tomar
Peso total
W = 3 + 4 + 5 + 9 + 12 = 33
Resposta
W = 33
15.Bases de dados e SQL
Resposta: C · WHERE
Porque é esta a resposta
σcondição(R) retorna as tuplas de R que satisfazem a condição, como uma cláusula WHERE.
Resposta
C · WHERE
16.Bases de dados e SQL
Resposta: A · Uma consulta repetida retorna novas linhas inseridas por outra transação confirmada
Porque é esta a resposta
Fantasmas ocorrem quando outra transação insere linhas que satisfazem uma condição de intervalo; o isolamento Serializable os impede.
Resposta
A · Uma consulta repetida retorna novas linhas inseridas por outra transação confirmada
17.Redes de computadores
Resposta: A · O recurso solicitado não foi encontrado
Porque é esta a resposta
404 Not Found significa que o servidor não tem recurso nessa URL. 200 é OK, 401 é Unauthorized e 500 é Internal Server Error.
Resposta
A · O recurso solicitado não foi encontrado
18.Redes de computadores
Resposta: C · Combina um segredo compartilhado por um canal público, mas sozinha fica exposta a um man-in-the-middle
Porque é esta a resposta
O Diffie-Hellman permite a duas partes derivar o mesmo segredo, que os bisbilhoteiros não conseguem calcular. Um atacante no meio pode conduzir trocas separadas com cada lado, a menos que os valores sejam assinados ou autenticados de outra forma.
Resposta
C · Combina um segredo compartilhado por um canal público, mas sozinha fica exposta a um man-in-the-middle
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 = 128
VLSM: cada LAN recebe a menor sub-rede com 2ʰ − 2 ≥ seu número de hosts, ou seja, prefixo 32 − h. Alocar primeiro as maiores sub-redes mantém cada bloco alinhado em um múltiplo do seu próprio tamanho, então os endereços de rede saem somando os tamanhos dos blocos.