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 −114 em complemento de dois de 8 bits. Lido como um número sem sinal, qual é o valor U do padrão?
N = −1148 bit
U =
2.Sistemas de numeraçãoDifícil
Qual é o inteiro mais negativo N que se pode guardar em complemento para dois de 10 bits?
10 bit
N =
3.Lógica proposicional e demonstraçõesMédia
Qual fórmula é logicamente equivalente a p ↔ r? Clique nela.
p ↔ r
1(p → r) ∨ (r → p)
2p ∧ r
3(p → r) ∧ (r → p)
4(p → r) ∧ (¬r → ¬p)
4.Lógica proposicional e demonstraçõesDifícil
Qual afirmação é equivalente a ¬∃x (P(x) → Q(x)), com a negação movida totalmente para dentro? Clique nela.
¬∃x (P(x) → Q(x))
1∃x (P(x) ∧ ¬Q(x))
2∀x (P(x) → ¬Q(x))
3∀x (P(x) ∧ ¬Q(x))
4∀x (¬P(x) → ¬Q(x))
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, D) = Σm(1, 4, 5, 6, 11, 14). Quantos termos produto N ela tem?
F(A, B, C, D) = Σm(1, 4, 5, 6, 11, 14)
N =
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flopsDifícil
Encontre a forma SOP mínima de F(A, B, C, D) = Σm(2, 3, 4, 6, 7, 12) + d(0, 14, 15), em que d marca as condições irrelevantes (don’t-care). Quantos literais L ela contém?
Resolva 5x ≡ 2 (mod 17). Dê a solução x com 0 < x < 17.
5x ≡ 2 (mod 17)
x =
8.Teoria dos números e aritmética modularDifícil
Uma chave RSA usa os primos p = 19 e q = 29 e o expoente público e = 5. Encontre o expoente privado d (0 < d < φ(n)).
p = 19q = 29e = 5
d =
9.Algoritmos e complexidadeMédia
Qual é a complexidade de tempo de multiplicar duas matrizes n × n com o laço triplo padrão?
AO(n²)
BO(n³)
CO(n)
DO(n² log n)
10.Algoritmos e complexidadeDifícil
Usando o teorema mestre, T(n) = 8T(n/2) + O(n²) tem como solução:
AΘ(n²)
BΘ(n log n)
CΘ(n³)
DΘ(n² log n)
11.Estruturas de dadosMédia
Uma tabela hash de tamanho 7 usa h(k) = k mod 7 e sondagem linear. Depois de inserir 10, onde 17 é armazenado?
ANo índice 0
BNo índice 6
CNo índice 3
DNo índice 4
12.Estruturas de dadosDifícil
Quais são os custos de tempo e de espaço extra para inverter no próprio lugar uma lista simplesmente encadeada?
ATempo O(n) e espaço extra O(n)
BTempo O(n log n) e espaço extra O(1)
CTempo O(n) e espaço extra O(1)
DTempo O(1) e espaço extra O(1)
13.Teoria dos grafosMédia
Um grafo conexo tem 15 vértices e 17 arestas. Quantas arestas k devem ser removidas para sobrar uma árvore geradora?
|V| = 15|E| = 17
k =
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
Um LEFT JOIN retorna:
ATodas as linhas da tabela da esquerda e as linhas correspondentes da direita, com NULLs onde não há correspondência
BApenas todas as linhas da tabela da direita
CApenas as linhas correspondentes das duas tabelas
DAs linhas que não correspondem em nenhuma das tabelas
16.Bases de dados e SQLDifícil
Um app executa UPDATE item SET qty = 4, version = 8 WHERE id = 1 AND version = 7 e informa um conflito se nenhuma linha foi atualizada. Que técnica é essa?
AControle de concorrência otimista
BBloqueio estrito em duas fases com bloqueios de linha
CSharding do banco de dados
DWrite-ahead logging
17.Redes de computadoresMédia
Quanto tempo leva para colocar um pacote de 1500 bytes em um enlace de 12 Mbit/s (atraso de transmissão)?
A12 ms
B0,125 ms
C8 ms
D1 ms
18.Redes de computadoresDifícil
No modelo TCP/IP, qual camada adiciona os números de porta?
ACamada de aplicação
BCamada de enlace
CCamada de transporte
DCamada de internet
19.Sub-redes IPv4Média
A rede 172.21.0.0/16 é dividida em sub-redes iguais com prefixo /23. Quantas sub-redes N existem?
172.21.0.0/16/23
N =
20.Sub-redes IPv4Difícil
Um host tem o endereço 10.20.111.211/25. Qual é o quarto octeto x do último endereço de host utilizável da sua sub-rede?
10.20.111.211/25
x =
3Soluções
1.Sistemas de numeração
Resposta: U = 142
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
114 = 0111 0010
invertido: 1000 1101
+1 → 1000 1110
Ler sem sinal
1000 1110₂ = 256 − 114 = 142
Resposta
U = 142
2.Sistemas de numeração
Resposta: N = −512
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.
Valor mais negativo
−29 = −512
Resposta
N = −512
3.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: (p → r) ∧ (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 significa que a implicação vale nos dois sentidos: (a → b) ∧ (b → a).
p ↔ r ≡ (p → r) ∧ (r → p)
Confira com a tabela-verdade
p = 1, r = 1: 1 | 1 1 1 1
p = 1, r = 0: 0 | 1 0 0 0
p = 0, r = 1: 0 | 1 0 0 1
p = 0, r = 0: 1 | 1 0 1 1
Resposta
(p → r) ∧ (r → p)
As colunas depois da barra são as alternativas na ordem mostrada.
4.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: ∀x (P(x) ∧ ¬Q(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.
Mova a negação para dentro
¬∃x (P(x) → Q(x)) ≡ ∀x (P(x) ∧ ¬Q(x))
Resposta
∀x (P(x) ∧ ¬Q(x))
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: 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.
Agrupe os 1s
Todo grupo é um retângulo de 2ᵏ células; as células das bordas são vizinhas das células da borda oposta.
BCD′
A′C′D
A′BD′
AB′CD
Forma SOP mínima
F = BCD′ + A′C′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.
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: L = 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.
BD′, BC, A′D′, A′C
Cobertura mínima
F = BD′ + A′C
L = 4
Resposta
L = 4
7.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: x = 14
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 5
r = 17, t = 0
r = 5, q = 3, t = 1
r = 2, q = 2, t = −3
r = 1, q = 2, t = 7
5−1 ≡ 7 (mod 17)
Resolva
x ≡ 7·2 = 14 ≡ 14 (mod 17)
verificação: 5·14 = 70 ≡ 2 (mod 17)
Resposta
x = 14
8.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: d = 101
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 = 19·29 = 551
φ(n) = 18·28 = 504
Algoritmo de Euclides estendido
r = 504, t = 0
r = 5, q = 100, t = 1
r = 4, q = 1, t = −100
r = 1, q = 4, t = 101
Expoente privado
d = 101
verificação: 5·101 = 505 = 1·504 + 1
Resposta
d = 101
9.Algoritmos e complexidade
Resposta: B · O(n³)
Porque é esta a resposta
Há n² entradas e cada uma precisa de n multiplicações, o que dá n³ operações.
Resposta
B · O(n³)
10.Algoritmos e complexidade
Resposta: C · Θ(n³)
Porque é esta a resposta
log₂ 8 = 3, e n² cresce mais devagar que n³, então as folhas dominam: Θ(n³).
Resposta
C · Θ(n³)
11.Estruturas de dados
Resposta: D · No índice 4
Porque é esta a resposta
10 mod 7 = 3 e 17 mod 7 = 3; o índice 3 está ocupado, então a sondagem linear tenta a próxima posição, o índice 4.
Resposta
D · No índice 4
12.Estruturas de dados
Resposta: C · Tempo O(n) e espaço extra O(1)
Porque é esta a resposta
Manter três ponteiros (anterior, atual, próximo) permite inverter cada ligação em uma passada, sem alocar novos nós.
Resposta
C · Tempo O(n) e espaço extra O(1)
13.Teoria dos grafos
Resposta: k = 3
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.
Arestas de uma árvore geradora
15 − 1 = 14
Arestas a remover
k = 17 − 14 = 3
Resposta
k = 3
14.Teoria dos grafos
Resposta: d(F) = 9
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: 14, C: 3
C (3): B: 5, E: 4
E (4): D: 11, F: 9
B (5)
F (9)
D (11)
Caminho mais curto
A → C → E → F
d(F) = 9
Resposta
d(F) = 9
15.Bases de dados e SQL
Resposta: A · Todas as linhas da tabela da esquerda e as linhas correspondentes da direita, com NULLs onde não há correspondência
Porque é esta a resposta
Uma junção externa à esquerda mantém todas as linhas da esquerda; as colunas da direita sem correspondência são preenchidas com NULL.
Resposta
A · Todas as linhas da tabela da esquerda e as linhas correspondentes da direita, com NULLs onde não há correspondência
16.Bases de dados e SQL
Resposta: A · Controle de concorrência otimista
Porque é esta a resposta
O bloqueio otimista supõe que os conflitos são raros: verifica uma coluna de versão ao gravar e falha se outra transação alterou a linha nesse meio-tempo.
Resposta
A · Controle de concorrência otimista
17.Redes de computadores
Resposta: D · 1 ms
Porque é esta a resposta
1500 bytes = 12,000 bits. 12,000 / 12,000,000 bit/s = 0,001 s = 1 ms. O atraso de transmissão depende do tamanho do pacote e da taxa do enlace, não da distância.
Resposta
D · 1 ms
18.Redes de computadores
Resposta: C · Camada de transporte
Porque é esta a resposta
Os cabeçalhos TCP e UDP contêm as portas de origem e de destino; a camada de internet (IP) adiciona os endereços.
Resposta
C · Camada de transporte
19.Sub-redes IPv4
Resposta: N = 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).
Bits emprestados
23 − 16 = 7
Número de sub-redes
N = 27 = 128
Resposta
N = 128
Cada sub-rede /23 tem 29 − 2 = 510 hosts utilizáveis.
20.Sub-redes IPv4
Resposta: x = 254
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).