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 −120 em complemento de dois de 8 bits. Lido como um número sem sinal, qual é o valor U do padrão?
N = −1208 bit
U =
2.Sistemas de numeraçãoDifícil
Defina os bits com o resultado de 8 bits de 1101 0000 << 3. Qual é o valor R do resultado em decimal?
1101 0000<< 3
R =
3.Lógica proposicional e demonstraçõesMédia
Você quer demonstrar (p ∧ r) → ¬q por contraposição. Qual implicação você demonstra em seu lugar? Clique nela.
(p ∧ r) → ¬q
1¬q → (p ∧ r)
2(p ∧ r) ∧ ¬¬q
3¬¬q → ¬(p ∧ r)
4¬(p ∧ r) → ¬¬q
4.Lógica proposicional e demonstraçõesDifícil
Quantas das 16 linhas da tabela-verdade tornam ¬((¬(¬c ∧ b) ∨ ¬d) ∧ (a ∧ (b → c))) verdadeira? Chame esse número de N.
¬((¬(¬c ∧ b) ∨ ¬d) ∧ (a ∧ (b → c)))
N =
5.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flopsMédia
Use o mapa de Karnaugh para encontrar a forma mínima em produto de somas (POS) de F(A, B, C) = Σm(1, 4, 5, 6, 7). Quantos termos soma (fatores) N ela tem?
F(A, B, C) = Σm(1, 4, 5, 6, 7)
N =
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flopsDifícil
Um flip-flop D acionado na borda de subida começa com Q = 0 e recebe as entradas mostradas. Clique na primeira borda do clock em que Q passa de 1 de volta para 0.
Q₀ = 0D
1borda do clock 1
2borda do clock 2
3borda do clock 3
4borda do clock 4
5borda do clock 5
6borda do clock 6
7.Teoria dos números e aritmética modularMédia
Encontre o inverso de 6 módulo 17: o número x com 0 < x < 17 e 6·x ≡ 1 (mod 17).
a = 6n = 17
6−1 mod 17 =
8.Teoria dos números e aritmética modularDifícil
Use a elevação ao quadrado repetida para encontrar 924 mod 61.
a = 9k = 24n = 61
924 mod 61 =
9.Algoritmos e complexidadeMédia
Qual algoritmo de ordenação é estável?
ASelection sort (versão típica)
BMerge sort
CQuicksort (versão in-place típica)
DHeap sort
10.Algoritmos e complexidadeDifícil
Qual afirmação sobre selecionar o k-ésimo menor elemento de um array não ordenado está correta?
AO quickselect roda em O(n) esperado, e a mediana das medianas garante O(n) no pior caso
BA seleção só é possível em O(n²)
CA seleção sempre exige Ω(n log n), porque requer ordenação
DO quickselect roda em O(log n) no pior caso, porque faz recursão em apenas um lado do pivô
11.Estruturas de dadosMédia
Como funciona o extract-min em um min-heap binário?
AProcura-se o novo mínimo em todas as folhas
BRemove-se a raiz e desloca-se todos os elementos uma posição à esquerda
CRemove-se o último elemento do array
DMove-se o último elemento para a raiz e faz-se sift-down
12.Estruturas de dadosDifícil
Qual propriedade mantém toda árvore B perfeitamente balanceada?
ACada nó armazena uma chave
BTodas as folhas estão na mesma profundidade
CTodo nó tem exatamente dois filhos
DAs chaves ficam armazenadas apenas na raiz
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| = 8
1Circuito euleriano
2Caminho euleriano, sem circuito
3nenhuma das duas
14.Teoria dos grafosDifícil
Quantos passeios fechados de comprimento 2 começam e terminam em C? Um passeio pode repetir vértices e arestas. Chame o número de N.
M = matriz de adjacênciaL = 2
N =
15.Bases de dados e SQLMédia
Um LEFT JOIN retorna:
AAs linhas que não correspondem em nenhuma das tabelas
BApenas todas as linhas da tabela da direita
CTodas as linhas da tabela da esquerda e as linhas correspondentes da direita, com NULLs onde não há correspondência
DApenas as linhas correspondentes das duas tabelas
16.Bases de dados e SQLDifícil
O que a consulta a seguir retorna: SELECT name FROM students WHERE grade > (SELECT AVG(grade) FROM students)?
AA nota média de todos os alunos
BApenas os alunos com a nota mais alta
COs alunos com nota acima da nota média
DUm erro, porque subconsultas não são permitidas em WHERE
17.Redes de computadoresMédia
Para que serve a verificação de redundância cíclica (CRC) nos quadros Ethernet?
ADetectar erros de transmissão
BEscolher a melhor rota
CCorrigir automaticamente todos os erros de bit
DCriptografar o quadro
18.Redes de computadoresDifícil
Em um ataque de SYN flood, que recurso o atacante tenta esgotar?
AA tabela de conexões semiabertas do servidor
BO cache DNS do cliente
CO espaço em disco do servidor
DA tabela de endereços MAC do switch
19.Sub-redes IPv4Média
A rede 10.151.0.0/20 é dividida em sub-redes iguais com prefixo /24. Quantas sub-redes N existem?
10.151.0.0/20/24
N =
20.Sub-redes IPv4Difícil
Um host tem o endereço 10.20.63.238/28. Qual é o último número (quarto octeto) x do endereço de broadcast da sua sub-rede?
10.20.63.238/28
x =
3Soluções
1.Sistemas de numeração
Resposta: U = 136
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
120 = 0111 1000
invertido: 1000 0111
+1 → 1000 1000
Ler sem sinal
1000 1000₂ = 256 − 120 = 136
Resposta
U = 136
2.Sistemas de numeração
Resposta: R = 128
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.
1101 0000 << 3
= 1000 0000
Valor do resultado
1000 0000₂ = 128
Resposta
R = 128
3.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: ¬¬q → ¬(p ∧ r)
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 = p ∧ r, b = ¬q
Contrapositiva
¬b → ¬a = ¬¬q → ¬(p ∧ r)
Resposta
¬¬q → ¬(p ∧ r)
A contrapositiva é equivalente à afirmação original, então demonstrá-la demonstra a afirmação.
4.Lógica proposicional e demonstrações
Resposta: N = 10
Tabelas-verdade: uma fórmula com n variáveis diferentes tem 2ⁿ linhas, uma para cada combinação de valores lógicos (1 = verdadeiro, 0 = falso). Trabalhe de dentro para fora e dê a cada subfórmula a sua própria coluna. ¬a inverte o valor; a ∧ b vale 1 somente quando ambos valem 1; a ∨ b vale 0 somente quando ambos valem 0; a → b vale 0 somente quando a = 1 e b = 0; a ↔ b vale 1 quando os dois lados são iguais.
Colunas
¬c; ¬c ∧ b; ¬(¬c ∧ b); ¬d; ¬(¬c ∧ b) ∨ ¬d; b → c; a ∧ (b → c); (¬(¬c ∧ b) ∨ ¬d) ∧ (a ∧ (b → c)); ¬((¬(¬c ∧ b) ∨ ¬d) ∧ (a ∧ (b → c)))
Divida em a
a = 1: 2
a = 0: 8
N = 2 + 8 = 10
Resposta
N = 10
5.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: N = 2
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 0s
Todo grupo é um retângulo de 2ᵏ células; as células das bordas são vizinhas das células da borda oposta.
(A + C)
(A + B′)
Forma POS mínima
F = (A + C)(A + B′)
N = 2
Resposta
N = 2
6.Lógica digital: portas, mapas de Karnaugh e flip-flops
Resposta: borda do clock 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.
Q após cada borda
Um flip-flop D copia D em cada borda de subida: Q⁺ = D.
1: D = 0 → Q = 0
2: D = 1 → Q = 1
3: D = 0 → Q = 0
4: D = 1 → Q = 1
5: D = 0 → Q = 0
6: D = 1 → Q = 1
Primeira mudança de 1 para 0
borda do clock 3
Resposta
borda do clock 3
7.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: 6−1 mod 17 = 3
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·6 (mod 17).
r = 17, t = 0
r = 6, q = 2, t = 1
r = 5, q = 1, t = −2
r = 1, q = 5, t = 3
Inversa
1 ≡ 3·6 (mod 17)
x = 3
verificação: 6·3 = 18 = 1·17 + 1
Resposta
6−1 mod 17 = 3
8.Teoria dos números e aritmética modular
Resposta: 924 mod 61 = 34
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 binário
24 = 110002 = 16 + 8
Elevação ao quadrado repetida
91 ≡ 9 (mod 61)
92 ≡ 20 (mod 61)
94 ≡ 34 (mod 61)
98 ≡ 58 (mod 61)
916 ≡ 9 (mod 61)
Multiplique as potências necessárias
924 ≡ 58·9 ≡ 34 (mod 61)
Resposta
924 mod 61 = 34
9.Algoritmos e complexidade
Resposta: B · Merge sort
Porque é esta a resposta
O merge sort é estável quando, em caso de empate, a intercalação pega primeiro da metade esquerda. Quicksort in-place, heap sort e selection sort geralmente não são estáveis.
Resposta
B · Merge sort
10.Algoritmos e complexidade
Resposta: A · O quickselect roda em O(n) esperado, e a mediana das medianas garante O(n) no pior caso
Porque é esta a resposta
O trabalho esperado do quickselect é n + n/2 + n/4 + ... = O(n) com pivôs aleatórios; escolher o pivô como mediana das medianas torna o pior caso linear.
Resposta
A · O quickselect roda em O(n) esperado, e a mediana das medianas garante O(n) no pior caso
11.Estruturas de dados
Resposta: D · Move-se o último elemento para a raiz e faz-se sift-down
Porque é esta a resposta
O último elemento preenche o buraco na raiz e é trocado com o menor filho até a propriedade de heap valer, em O(log n).
Resposta
D · Move-se o último elemento para a raiz e faz-se sift-down
12.Estruturas de dados
Resposta: B · Todas as folhas estão na mesma profundidade
Porque é esta a resposta
Os nós se dividem para cima quando estão cheios e a árvore só fica mais alta quando a raiz se divide, então todas as folhas ficam sempre no mesmo nível.
Resposta
B · Todas as folhas estão na mesma profundidade
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: N = 2
Graus: o grau de um vértice é o número de arestas que o tocam. Cada aresta tem duas pontas, então os graus somam o dobro do número de arestas: Σ deg(v) = 2|E| (o lema do aperto de mãos). Portanto o número de vértices de grau ímpar é par. Kn tem n(n − 1)/2 arestas, um grafo k-regular com n vértices tem nk/2, e uma árvore com n vértices tem n − 1 arestas.
Matriz de adjacência
A: 0 1 0 0 0
B: 1 0 1 1 1
C: 0 1 0 0 1
D: 0 1 0 0 1
E: 0 1 1 1 0
Vizinhos comuns
(M²)CC = 0·0 + 1·1 + 0·0 + 0·0 + 1·1 = 2
Resposta
N = 2
15.Bases de dados e SQL
Resposta: C · 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
C · 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: C · Os alunos com nota acima da nota média
Porque é esta a resposta
A subconsulta escalar calcula a média, e a consulta externa mantém os alunos acima dela.
Resposta
C · Os alunos com nota acima da nota média
17.Redes de computadores
Resposta: A · Detectar erros de transmissão
Porque é esta a resposta
O remetente calcula um CRC sobre o quadro; o receptor o recalcula e descarta o quadro se forem diferentes. O CRC detecta erros, mas não os corrige.
Resposta
A · Detectar erros de transmissão
18.Redes de computadores
Resposta: A · A tabela de conexões semiabertas do servidor
Porque é esta a resposta
Cada SYN faz o servidor reservar estado e esperar um ACK que nunca chega. Os SYN cookies evitam armazenar estado até que o handshake se complete.
Resposta
A · A tabela de conexões semiabertas do servidor
19.Sub-redes IPv4
Resposta: N = 16
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
24 − 20 = 4
Número de sub-redes
N = 24 = 16
Resposta
N = 16
Cada sub-rede /24 tem 28 − 2 = 254 hosts utilizáveis.
20.Sub-redes IPv4
Resposta: x = 239
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).