問1 カルノー図と論理式

応用情報​技術者試験 令和7年度 秋期 午前、全80問のうちの問1。

出典:令和7年度 秋期 応用情報技術者試験 午前 問1(否定を表す上線は「¬」で書いた。カルノー図は原本の画像を表に書き起こした)

A,B,C,D を論理変数とするとき,次のカルノー図と等価な論理式はどれか。ここで,・は論理積,+は論理和,¬X は X の否定を表す。

カルノー図 (行は AB,列は CD の値)
AB \ CD00011110
0⁠01001
0⁠10110
1⁠10110
1⁠00000
  1. アA・B・¬C・D+¬B・¬D
  2. イ¬A・¬B・¬C・¬D+B・D
  3. ウA・B・D+¬B・¬D
  4. エ¬A・¬B・¬D+B・D
答えと解説を開く

正解はエです。

カルノー図では、隣り合う 1 のマスを 2 個、4 個のまとまりで囲み、まとまりの中で値が変わらない変数だけを残します。まず AB が 0⁠1 と 1⁠1 の行で CD が 0⁠1 と 1⁠1 の列の 4 マスが 1 です。この 4 マスでは B が 1、D が 1 のまま変わらず、A と C は変わるので、B・D になります。次に AB が 0⁠0 の行の CD が 0⁠0 と 1⁠0 の 2 マスが 1 です。カルノー図の左端と右端はつながっているとみなすので、この 2 マスは隣どうしです。ここでは A が 0、B が 0、D が 0 のまま変わらず、C だけが変わるので、¬A・¬B・¬D になります。2 つを足した ¬A・¬B・¬D+B・D のエが正解です。

ほかの選択肢が違う理由

  • ア¬B・¬D は AB が 0⁠0 と 1⁠0 の両方の行を含みますが、AB が 1⁠0 の行はすべて 0 です。図と合いません。
  • イ¬A・¬B・¬C・¬D は AB が 0⁠0 で CD が 0⁠0 の 1 マスだけを表します。CD が 1⁠0 のマスの 1 が抜けます。
  • ウA・B・D は AB が 1⁠1 の行だけで、AB が 0⁠1 の行の 1 が抜けます。¬B・¬D も AB が 1⁠0 の行の 0 を含んでしまいます。

仕組み

カルノー図は、行と列の並びを 0⁠0、0⁠1、1⁠1、1⁠0 の順にして、隣のマスとは 1 ビットだけ違うようにした表です。だから隣り合う 1 をまとめると、変わった変数を消せます。

まとまりは 1、2、4、8 個の長方形で、できるだけ大きく囲むほど式は短くなります。表の端どうしもつながっていると考える点を忘れないようにします。

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