Esta resposta é uma solução por meio de redução de expressões booleanas. Também postei uma outra resposta baseada na análise da tabela-verdade.
A primeira porta NOR na figura produz isso:
(1) j = NOT (a OR b OR c)
A porta NOT abaixo dessa NOR:
(2) k = NOT b
A porta XOR:
(3) m = d XOR k
A porta NOT acima da XOR:
(4) n = NOT d
A penúltima porta NAND:
(5) p = NOT (j AND n)
A porta final:
(6) f = NOT (p AND m)
Substituindo-se (5) em (6):
(7) f = NOT (NOT (j AND n) AND m)
Substituindo-se (4) em (7):
(8) f = NOT (NOT (j AND NOT d) AND m)
Substituindo-se (3) em (8):
(9) f = NOT (NOT (j AND NOT d) AND (d XOR k))
Substituindo-se (2) em (9):
(10) f = NOT (NOT (j AND NOT d) AND (d XOR NOT b))
Substituindo-se (1) em (10):
(10) f = NOT (NOT (NOT (a OR b OR c) AND NOT d) AND (d XOR NOT b))
Essa é a expressão equivalente. Agora, vamos simplificá-la. Aplicando a lei de Morgan nos parênteses mais internos de (10):
z = NOT (a OR b OR c)
f = NOT (NOT (z AND NOT d) AND (d XOR NOT b))
z = NOT a AND NOT b AND NOT c
(11) f = NOT (NOT ((NOT a AND NOT b AND NOT c) AND NOT d) AND (d XOR NOT b))
Aplicando a lei de Morgan de novo em (11):
z = NOT ((NOT a AND NOT b AND NOT c) AND NOT d)
x = (NOT a AND NOT b AND NOT c)
y = NOT d
z = NOT (x AND y)
z = NOT x OR NOT y
z = NOT (NOT a AND NOT b AND NOT c) OR d
(12) f = NOT ((NOT (NOT a AND NOT b AND NOT c) OR d) AND (d XOR NOT b))
Mais uma vez:
z = NOT (NOT a AND NOT b AND NOT c)
z = a OR b OR c
(13) f = NOT (((a OR b OR c) OR d) AND (d XOR NOT b))
De novo:
x = ((a OR b OR c) OR d)
y = (d XOR NOT b)
f = NOT (x AND y)
f = NOT x OR NOT y
(14) f = NOT ((a OR b OR c) OR d) OR NOT (d XOR NOT b)
Simplificando os parênteses:
(15) f = NOT (a OR b OR c OR d) OR NOT (d XOR NOT b)
Aplicando de Morgan de novo:
z = NOT (a OR b OR c OR d)
z = NOT a AND NOT b AND NOT c AND NOT d
(16) f = (NOT a AND NOT b AND NOT c AND NOT d) OR NOT (d XOR NOT b)
Considerando que (x XOR NOT y)
é a equivalente a (x <-> y)
, então:
(17) f = (NOT a AND NOT b AND NOT c AND NOT d) OR NOT (d <-> b)
Considerando que NOT (x <-> y)
é a equivalente a (x XOR y)
, então:
(18) f = (NOT a AND NOT b AND NOT c AND NOT d) OR (d XOR b)
Considerando que (x XOR y)
é equivalente a (x AND NOT y) OR (NOT x AND y)
:
(19) f = (NOT a AND NOT b AND NOT c AND NOT d) OR (d AND NOT b) OR (NOT d AND b)
Agora, temos duas possibilidades, agrupar o NOT d AND alguma-coisa
. Ou agrupar o NOT b AND alguma-coisa
. Vamos começar com o NOT d
:
(20a) f = (NOT d AND ((NOT a AND NOT b AND NOT c) OR b)) OR (d AND NOT b)
Distribuindo-se o OR b
:
(21a) f = (NOT d AND (NOT a OR b) AND (NOT b OR b) AND (NOT c OR b)) OR (d AND NOT b)
Ora, NOT b OR b
é verdadeiro! Então:
(22a) f = (NOT d AND (NOT a OR b) AND TRUE AND (NOT c OR b)) OR (d AND NOT b)
E temos que (x AND TRUE) = x
. Logo:
(23a) f = (NOT d AND (NOT a OR b) AND (NOT c OR b)) OR (d AND NOT b)
Colocando-se o b
em evidência de novo:
(24a) f = (NOT d AND ((NOT a AND NOT c) OR b)) OR (d AND NOT b)
Distribuindo-se o NOT d AND
:
(25a) f = (NOT d AND NOT a AND NOT c) OR (NOT d AND b) OR (d AND NOT b)
Considerando que (NOT d AND b) OR (d AND NOT b)
é o mesmo que (d XOR b)
:
(26a) f = (NOT a AND NOT c AND NOT d) OR (d XOR b)
Se tivéssemos agrupado com o NOT b
ao invés do NOT d
:
(20b) f = (NOT b AND ((NOT a AND NOT c AND NOT d) OR d)) OR (NOT d AND b)
Distribuindo-se o OR d
:
(21b) f = (NOT b AND (NOT a OR d) AND (NOT c OR d) AND (NOT d OR d)) OR (NOT d AND b)
Ora, NOT d OR d
é verdadeiro! Então:
(22b) f = (NOT b AND (NOT a OR d) AND (NOT c OR d) AND TRUE) OR (NOT d AND b)
E temos que (x AND TRUE) = x
. Logo:
(23b) f = (NOT b AND (NOT a OR d) AND (NOT c OR d)) OR (NOT d AND b)
Colocando-se o b
em evidência de novo:
(24b) f = (NOT b AND ((NOT a AND NOT c) OR d)) OR (NOT d AND b)
Distribuindo-se o NOT b AND
:
(25b) f = (NOT b AND NOT a AND NOT c) OR (NOT b AND d) OR (NOT d AND b)
Considerando que (NOT b AND d) OR (NOT d AND b)
é o mesmo que (d XOR b)
:
(26b) f = (NOT a AND NOT b AND NOT c) OR (d XOR b)
Temos como resultados:
f = (NOT a AND NOT c AND NOT d) OR (d XOR b)
.
f = (NOT a AND NOT b AND NOT c) OR (d XOR b)
.
Essas são as possíveis soluções.
and
/portaor
?