Álgebra booleana: a matemática do sim e do não
Escreva uma expressão com E, OU, NÃO e XOU, clique nas chaves, veja o circuito e a tabela-verdade mudarem e compare expressões equivalentes.
Escreva uma expressão com E, OU, NÃO e XOU, clique nas chaves, veja o circuito e a tabela-verdade mudarem e compare expressões equivalentes.
Em 1854, George Boole publicou Uma investigação sobre as leis do pensamento. Nele, propôs tratar a lógica com símbolos, como a álgebra trata números. As variáveis só assumem dois valores: verdadeiro (1) ou falso (0). Essa ideia, que parecia abstrata, virou a base de todos os computadores.
Boole usou três operações. E (AND) é 1 só quando as duas entradas são 1. Ou (OR) é 1 quando pelo menos uma entrada é 1. Não (NOT) inverte o valor. Com essas três, é possível expressar qualquer função lógica.
| Operação | Símbolos na aula | Vale 1 quando | | --- | --- | --- | | E (AND) | A*B, A&B, AB | A e B valem 1 | | OU (OR) | A+B, A|B | A ou B (ou ambos) valem 1 | | NÃO (NOT) | !A, A' | A vale 0 | | XOU (XOR) | A^B | A e B são diferentes |
Por exemplo, "chover E NÃO estiver ensolarado" é verdadeiro apenas quando chove e não há sol. Escrever isso como expressão permite simplificar condições longas, algo útil em programação.
Como na álgebra comum, há regras que podem ser verificadas uma a uma na tabela-verdade da aula:
Toda função de n variáveis pode ser escrita como uma soma de produtos: para cada linha da tabela-verdade com saída 1, forma-se um produto em que a variável aparece sem barra quando vale 1 e com barra quando vale 0. Somando esses produtos, obtém-se a função. Cada linha desse tipo é um mintermo, numerado pelo valor binário das entradas (A é o bit mais significativo).
Por exemplo, a função que vale 1 quando A e B são diferentes (o XOU) tem mintermos 1 (A′B) e 2 (AB′). Ela é A′B + AB′. A forma não é a mais curta possível, mas sempre existe e sempre está certa.
Em 1937, Claude Shannon mostrou, na sua tese de mestrado, que circuitos de relés elétricos podiam implementar a álgebra de Boole. Cada chave aberta ou fechada representa 0 ou 1. A ligação de duas chaves em série faz o papel do E; em paralelo, do OU. Hoje, um processador faz isso com bilhões de transistores, e toda operação que você faz no celular passa por essas portas lógicas.
No circuito da aula, cada porta é uma caixa (E, OU, XOU, NÃO) e os fios transportam 0 ou 1. Fios em destaque valem 1. Clique nas entradas A, B, C ou D para alternar seus valores e acompanhe a saída S.
if (a && !b) são expressões booleanas, e simplificá-las reduz erros.Boole não pensava em computadores. Seu objetivo era entender a lógica de Aristóteles com álgebra. Quase um século depois, a tese de Shannon mostrou que a mesma álgebra descrevia chaves elétricas, e a ponte entre matemática e máquina ficou pronta.
Resposta: 0. O E só vale 1 quando as duas entradas valem 1.
Resposta: que circuitos elétricos podem implementar a álgebra de Boole.
Encontre uma expressão com A, B e C que seja verdadeira em exatamente 3 das 8 combinações. Qual é a forma soma de produtos dela?
Olhe a tabela-verdade ao vivo e conte as linhas com S = 1; a forma soma de produtos lista essas linhas.
Mostre, usando a aula, que NÃO (A E B) é equivalente a (NÃO A) OU (NÃO B). Depois encontre um par de expressões não equivalentes e o contraexemplo.
Use o preset De Morgan e depois troque o sinal de uma das expressões no campo de comparação.
Por que A + NÃO A é uma tautologia e A * NÃO A é uma contradição? Confirme pela classificação no painel.
Uma tautologia vale 1 em todas as linhas; uma contradição vale 0 em todas.
Monte um circuito com 4 entradas que tenha saída 1 apenas quando as entradas são exatamente A = 1, B = 0, C = 1, D = 0. Quantas portas ele usa?
Cada linha da tabela com saída 1 vira um produto (E de literais); a soma desses produtos é a resposta. Compare a contagem de portas no painel.
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Cada conceito leva à lista de aulas que o usam, por disciplina.
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