Hogyan lehet gyűjteni a Rubik-kocka: egy kezdő rendszer

Az puzzle, amelyet az algebrai elmélet vizuális segédeszközeként találtak ki, hirtelen elbűvölte az egész világot. Most már évtizedek óta a magasabb matematikától távol eső emberek hevesen játszanak egy összetett és izgalmas feladat felett. A Magic Cube nagyszerű eszköz a logikai gondolkodás és a memória fejlesztésére. Azok, akik először azon gondolkodtak, hogyan lehet összegyűjteni a Rubik-kocka, ábrák és megjegyzések, segítik a lelkesedést, és talán felfedezik a speedcubing világát.

A Rubik-kocka építésének titkai: elemek, alkatrészek, kulcsfogalmak

A puzzle hat oldalának vannak bizonyos színei és elrendezésük sorrendje, a feltaláló szabadalmaztatta. Számos hamisítvány gyakran szokatlan színként vagy egymáshoz viszonyítva mutatkozik meg. A tanulási sémák és a leírások mindig szabványos színsémákat használnak. A kezdőknek elég könnyű összetéveszteni a magyarázatokat, ha más színű kockát használnak.

A szemközti színek színei: fehér - sárga, zöld - kék, piros - narancs.

Mindkét oldal több négyzetes elemből áll. Számuk alapján megkülönböztetik a Rubik kocka típusait: 3 * 3 * 3 (az első klasszikus változat), 4 * 4 * 4 (az úgynevezett „Rubik bosszúja”), 5 * 5 * 5 és így tovább.

Az első, Rubik Erno által összeállított modell 27 fakockából állt, amelyeket egyenlően hat színben festettek és egymásra helyeztek. Egy hónapon belül a feltaláló megpróbálta csoportosítani őket, hogy egy nagy kocka arcai azonos színű négyzetekből álljanak. Az összes elem összetartó mechanizmusának kidolgozása még több időt vett igénybe.

A klasszikus formatervezésű Rubik kocka a következő elemekből áll:

• A központok a kocka forgástengelyére rögzített, egymáshoz képest mozdulatlan részek. Csak egy festett oldallal néznek a felhasználó felé. Valójában hat központ tükörpárokat képez a színsémában.
• A bordák mozgatható elemek. A felhasználó mindkét széle két színes oldalt lát. A színkombinációk itt szintén standardok.
• Sarkok - nyolc mozgatható elem, amelyek a kocka csúcsain helyezkednek el. Mindegyiknek három színes oldala van.
• A rögzítő mechanizmus három mereven rögzített tengely keresztezése. Van egy gömbhöz hasonló alternatív mechanizmus. Nagysebességű vagy több elemből álló kockákban használják. Különösen bonyolult a párhuzamos számú elemmel ellátott kockák felépítése - ez összekapcsolt kattintási mechanizmusok rendszere, néha kereszttel kombinálva. Vannak mágneses fogaskerekek a professzionális sebességkockákhoz.

A játék a Rubik-kockával az, hogy a mozgatható mechanizmus segítségével az arcok színes elemeit átrendezik, és megpróbálják az eredeti sorrendben összeszerelni.

A puzzle rajongók versenyeznek az idő megoldásában. A kézfogás mellett ehhez tanulmányozni, emlékezni és automatizálni kell a színes elemek kombinációit és a velük végzett műveket. Ezt a szokatlan sportágot speedcubing-nak hívják.

A Speedcubers versenyek rendszeresen zajlanak, a nyilvántartást frissítik. Az eredmények új horizontja folyamatosan megnyílik. A versenyek részeként a vakok összeszerelésére versenyeket tartanak, egyik kezével, lábaival és így tovább.

A legújabb hobbi a pasziánsz (minták) kocka összeszerelése.

A Rubik-kocka felépítése és a forgatások neve

A puzzle-vel végzett manipulációk leírása érdekében írja le a döntési sémákat, az elemek egymáshoz viszonyított mozgását, és a kommunikáció kényelme érdekében a forgatás nyelvét hozta létre. Ez egy betűjelölés az egyes arcokhoz és a forgás módjaihoz.

A puzzle oldalán nagybetűk szerepelnek.

Az orosz nyelvű kézikönyvekben a Rubik-kocka összeállításához használja az orosz nevek kezdőbetűit:

• F - a "homlokzatból";
• T - "hátulról";
• P - a "jobbról";
• L - "balról";
• B - „felülről”;
• N - "alulról".

A nemzetközi közösség az arcok nevének kezdőbetűit használja angolul.

A WCA (World Cube Association) által elfogadott megnevezések:

• R - jobbról;
• L - balról;
• U - fentről;
• D - lefelé;
• F - elölről;
• B - hátulról.

A központi elem ugyanaz, mint az arc (R, D, F és így tovább).

Az él két oldallal szomszédos, neve két betűből áll (FR, UL és így tovább).

A szöget három betű írja le (például FRU).

Az arccsoportok középső rétegeit alkotó elemcsoportoknak is megvannak a saját nevük:

• M (középtől) - R és L között
• S (álló helyzetből) - F és B között
• E (egyenlítői) - U és D között

Az arcok elforgatását betűk jelzik, amelyek nevezik az arcokat, és további ikonok.

• Az „” ”aposztróf azt jelzi, hogy az arc vagy a réteg az óramutató járásával ellentétesen forog.
• A 2-es szám jelzi a mozgás ismétlését.

Lehetséges cselekedetek arccal, például jobbra:

• R - óramutató járásával megegyező irányban történő forgatás;
• R '- az óramutató járásával ellentétesen.
• Az R2 kétszeres fordulat, függetlenül attól, milyen irányba mutat, mivel az arcnak csak négy lehetséges pozíciója van.

Az arc elforgatásának meghatározásához be kell mutatnia az órát, és egy képzeletbeli kéz mozgásával kell vezérelnie.

Az ellenkező oldalak "óramutató járásával megegyező irányú" forgása számlálóval történik.

A középső rétegek mozgása a külső felületekhez van kötve:

• Az M réteg ugyanabba az irányba forog, mint az L.
• Az S réteg olyan, mint az F.
• E réteg - mint a D.

A „w” másik fontos megnevezése a két szomszédos réteg egyidejű forgása. Például Rw az R és M egyidejű forgása.

Az egész kocka fordulatait elfogásoknak nevezzük. Három síkban, azaz három koordinátatengely mentén hajtják végre: X, Y, Z.

• x és x 'a teljes kocka X tengelyének forgása. A mozgások egybeesnek a jobb oldal fordulásával.
• y és y 'a kocka forgása az Y tengely mentén. A mozgások egybeesnek a felső oldal forgásaival.
• z és z '- a kocka forgása a Z tengely mentén. A mozgás egybeesik az elülső oldal forgásával.
• x2, y2, z2 - a kettős lehallgatások jelölése a megadott tengelyen.

Az általánosan elfogadott jelölések mellett az összeszerelési útmutató tele van szlenggel, a kocka technikáinak, technikáinak, algoritmusainak, mintáinak és ábráinak nevével, amelyek népszerűek a speedcuberek között és így tovább. A csak nyilakat használó algoritmusok sematikus leírása nem kevésbé igényes. Minél több tapasztalatot szerez a puzzle megoldásában, annál könnyebb megérteni a leírásokat és magyarázatokat, mindazt a dolgot intuitív módon kell felfogni.

• Kupak színű elemek a kocka egyik oldalán összegyűjtve. A puzzle összeállítása megegyezik a mind a hat sapka összeszerelésével.
• Öv színű elemek, a címsor mellett. A sapkát úgy lehet összeállítani, hogy az öv eltérő színű fragmentumokból álljon, azaz a sarok- és a bordaelemek nincsenek a helyükön.
• Kereszt - egy alak egy kalapon, amely öt azonos színű töredékből áll. Az összeszerelés gyakran egy kereszt építésével kezdődik. Nincs világos útmutató. Ez a lépés lehetővé teszi a legnagyobb cselekvési szabadságot és átgondolást igényel. Amikor a kereszt készen áll, akkor a megtanult algoritmusokat kell követnie.
• Flip - sarok vagy él megfordítása egy helyre a középponthoz képest, ehhez a művelethez speciális algoritmusok szükségesek.

A kezdő rejtvények összeszerelésének sémái és szakaszai

A kezdőknek szóló programok segítenek megtanulni és megtakarítani az idegeidet, összegyűjtve egy reménytelenül összegabalyodott kockát, megismerve a mozgások logikáját és kidolgozva a legegyszerűbb algoritmusokat.

Mielőtt bármilyen műveletet végrehajtana, meg kell vizsgálnia a kockát. A versenyeknél az „előzetes ellenőrzés” 15 másodpercet vesz igénybe. Ezen idő alatt meg kell találnia az azonos színű elemeket, amelyeket az első szakaszban egy kalapban gyűjtnek. Hagyományosan a fehér oldalról indulnak, azaz a legtöbb kézikönyv azt feltételezi, hogy U fehér. A „többszínű” sebességgömbök bármilyen irányból megkezdhetik az összeszerelést, az összes kész algoritmus szellemi újjáépítésével.

Rubik kocka 2x2

A „mini kocka” 8 sarok elemből áll. Az első szakaszban négy sarokból álló réteget gyűjtünk össze. A második szakaszban - a fennmaradó sarkokat a helyükre helyezik, miközben fejjel lefelé fordíthatók, vagyis a színes elemek nem lesznek az arcukon. A jobb oldalon marad.

• A „bang-bang” algoritmus lehetővé teszi a sarok elem mozgatását és helyes irányítását. Ha ezt a műveletsort hatszor egymás után hajtja végre, a kocka visszatér az eredeti helyzetébe. Így ha a kocka keverve van, akkor 1-5-szer kell alkalmaznia, hogy az elem helyes legyen. Algoritmus rekord: RUR’U ”.
• Az egyik réteg összeszerelésekor a kockát a második réteggel fel kell fordítani. Ha ezt a réteget bármilyen irányba mozgatja, állítsa a sarkok egyikét a helyükre. Ezután algoritmust alkalmaznak, amely lehetővé teszi két szomszédos elem cseréjét - az elülső oldal jobb és bal sarkát. A műveletek sorrendje a következő: URU’L’UR’U’LU.
• Amikor az összes sarok a helyén van, a „bang-bang” algoritmus segítségével megfordítják (megfordítják). Ezen a ponton fontos, hogy ne szakítsa meg a kocka.

Hogyan gyűjtsük össze a Rubik's Cube 3x3-at

1. Készítsen egy „fehér keresztet” úgy, hogy a fehér közep körül 4 szegélyt gyűjt össze fehér matricával.
2. Kombinálja az R, L, U, D oldalak színközpontját a „fehér kereszt” megfelelő széleivel.
3. Helyezze a sarkokat a helyére fehér matricákkal. Az R'D’RD algoritmus segítségével, amelyet legfeljebb ötször ismételhetünk meg, a sarkok a megfelelő helyzetbe kerülnek.
4. A középső réteg széleinek behelyezéséhez el kell fogni a - y2 kockát. Válasszon bordát sárga matrica nélkül. Kombinálja a középpontba, az egyik oldal színének megfelelő. Képletekkel mozgassa a szélét a középső rétegre: A széle balra esik: U’L’ULUFU’F ”. A szél jobbra esik: URU’R’U’F’UF.Ha egy elem a helyén van, de helytelenül forog, ezeket az algoritmusokat ismét használják a harmadik rétegre való áthelyezésre és az újratelepítésre.
5. A kocka elfogása nélkül gyűjtsük össze a sárga keretet a harmadik réteg kupakján, megismételve az FRUR’U’F algoritmust.
6. Kombinálja az utolsó réteg széleit az oldalközpontokkal, amint az az első keresztnél megtörtént. Két bordája könnyen a helyére esik. A másik kettőt fel kell cserélni.Ha egymással szemben vannak: RUR’URU2R ”. Ha a szomszédos oldalakon: RUR’URU2R’U.
7. Helyezze az utolsó oldal sarkait a megfelelő helyzetbe. Ha egyikük sem a megfelelő helyen, akkor alkalmazza az URU’L’UR’U’L képletet. Az egyik elem helyesen áll. A kocka e szögben való elfogásához az első él jobb felső sarkában kell lennie. Mozgassa a fennmaradó sarkokat az óramutató járásával ellentétesen az URU’L’UR’U’L vagy fordítva: U’L’URU’LUR ’irányba. Ebben a szakaszban az összes összegyűjtött helyet újjáépítik, úgy tűnik, hogy valami rosszra ment. Fontos annak biztosítása, hogy a szerszám ne boruljon fel, és az F középpontja ne mozogjon a felhasználóhoz képest. A mozdulatok kombinációját legfeljebb ötször meg kell ismételni.
8. Lehet, hogy ki kell bontsa a sarok elemeit úgy, hogy a színes fragmentumokat a többi arccal helyesen igazítja. Kibontásához (átfordításához) az első képletet kell használni: R’D’RD. Fontos, hogy ne szakítsa meg a kocka, hogy F és U ne változjanak.

Rubik's Cube 4x4

A háromnél több elemmel rendelkező rejtvények sokkal több kombinációt tartalmaznak.

Különösen nehéz a „páros” opció, mivel nincs merev rögzített központja, amely segít a klasszikus puzzle navigálásában.

4 * 4 * 4 esetén körülbelül 7,4 * 1045 elempozíció lehetséges. Ezért Rubik bosszújának vagy Master Cube-nak hívták.

A belső rétegek további megnevezése:

• f - belső frontális;
• b - belső hátsó;
• r a belső jobb oldal;
• l - belső bal.

Összeszerelési lehetőségek: rétegenként, sarkokból vagy öntéssel 3 * 3 * 3-ra. Ez utóbbi módszer a legnépszerűbb. Először mindkét oldalon négy központi elemet gyűjtünk össze. Ezután a bordapárokat beállítják, és végül beállítják a szöget.

• A központi elemek gyűjtésekor nem szabad elfelejtenünk, hogy mely színeket kontrasztolják párban. Algoritmus az elemek cseréjéhez a középső négyből: (Rr) U (Rr) ”U (Rr) U2 (Rr)” U2.
• A bordák összeszerelésekor csak a külső felületek forognak. Algoritmusok: (Ll) „U” R U (Ll); (Ll) „U” R2 U (Ll); (Ll) „U” R ”U (Ll); (Rr) U L U '(Rr)'; (Rr) U L2 U '(Rr)'; (Rr) U L 'U' (Rr) '. A legtöbb esetben a bordák intuitív módon összeszerelhetők. Ha csak két szélelem van hátra: (Dd) R F 'U R' F (Dd) '- egymás mellé állításához, U F' L F 'L' F U '- kicserélhetők.
• Ezután 3 * 3 * 3 kockaképletet alkalmazunk a sarkok permutációjára és elforgatására.

A komplex esetek, amelyek különleges megoldást igényelnek, paritások. Képleteik nem oldják meg a problémát, hanem kivezetik az elemeket egy patthelyzetből, a rejtvényt a szokásos algoritmusok által megoldott formába hozva.

• Két szomszédos bél elem nem megfelelő tájolásban: r2 B2 U2 l U2 r ”U2 r U2 F2 r F2 l” B2 r2.
• Ellentétesen bordázott elemek párja rossz irányban: r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2.
• Pár bordázó elem egymással szemben, rossz irányban: F 'U' F r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2 F 'U F
• Az utolsó réteg sarkai helytelenek: r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2.

5x5 gyors puzzle összeállítás

Az összeszerelés klasszikus megjelenést kölcsönöz. Először mindegyik kupakon és három bordánként 9 központi fragmenst gyűjtünk össze. Az utolsó szakasz a szögek igazítása.

További megjegyzés:

• u a belső felső felület;
• d a belső alsó határ;
• e a felső és az alsó közötti belső vonal;
• (két oldal zárójelben) - egyidejű forgatás.

A központi elemek összeszerelése könnyebb, mint az előző esetben, mivel mereven rögzített színpárok vannak.

• Az első szakaszban nehézségek merülhetnek fel, ha elemeket kell cserélni a szomszédos felületeken. Ha egymástól élelem választ el egymástól: (Rr) U (Rr) „U (Rr) U2 (Rr)”. Ha a belső középső rétegeken helyezkednek el: (Rr) 'F' (Ll) '(Rr) U (Rr) U' (Ll) (Rr) '.
• A bordáelemek kombinációja intuitív, nem érinti az összegyűjtött központokat: (Ll) „U L” U ”(Ll); (Ll) „U L2 U” (Ll); (Rr) U 'R U (Rr)'; (Rr) U 'R2 U (Rr)'. A bonyolultság csak az utolsó két él összeszerelése.

Paritás képletek:

• cserélje le az elemeket az u és d rétegekben az egyik oldal szélein: (Dd) R F 'U R' F (Dd) ';
• cserélje ki az egyik oldalon a középső rétegben található szélelemeket: (Uu) 2 (Rr) 2 F2 u2 F2 (Rr) 2 (Uu) 2;
• telepítse ezeket az elemeket a helyükre, azaz flip: e R F 'U R' F e ';
• helyezze a helyére a középső réteg bordáelemeit: (Rr) 2 B2 U2 (Ll) U2 (Rr) ”U2 (Rr) U2 F2 (Rr) F2 (Ll)” B2 (Rr) 2;
• cserélje le az elemeket az oldalsó réteg egyik oldalán: (Ll) 'U2 (Ll)' U2 F2 (Ll) 'F2 (Rr) U2 (Rr)' U2 (Ll) 2;
• párhuzamosan három bordát csúsztasson a helyén: F 'L' F U 'vagy U F' L.

Az utolsó feladat a sarkok elrendezése a klasszikus kocka elve szerint.

A leggyorsabb út. Jessica Friedrich-módszer

Azok, akik már megtanultak megoldani a puzzle-t 1 - 2 perc alatt, vagyis ha tényleg gyorsan tudják összeállítani a Rubik-kockát, alapvetően új megértést kapnak a problémáról. A mechanikus gyorsulás egy bizonyos szakaszban lehetetlenné válik. Különleges algoritmusokra és technikákra van szükség a megoldások keresési idejének csökkentéséhez.

A klasszikus változat rétegezése a folyamat felgyorsítása érdekében négy feladatot jelent:

• kezdeti kereszt egy kalapon;
• az első és a második réteg egyidejű összeszerelése;
• utolsó kalap;
• a harmadik réteg öve.

A nehézség az, hogy meg kell tanulnia és szem előtt kell tartania a módszer szerzője, Jessica Friedrich által összeállított 119 képletet. Az F2L, OLL, PLL algoritmuscsoportok minden szakaszban leírják az él-, szögpárokkal való munkavégzéshez szükséges elemek, fordulások és permutációk lehetséges összes kombinációját.

A módszer lehetővé teszi, hogy kevesebb mint 20 másodperc alatt megoldja a puzzle-t.

Hogyan lehet összegyűjteni a Rubik-kockát csukott szemmel

Különleges technikákat fejlesztettek ki ennek a feladatnak a megkönnyítésére. A speedcuberek között az egyik legnépszerűbb a régi Pochmann-módszer.

Az összeszerelést nem rétegekben, hanem elemcsoportokban végzik: először az összes szélt, majd a sarkokat.

Rib RU - puffer. Speciális algoritmusok segítségével az ezt a helyet foglaló kocka a helyére kerül. Az az elem, amely helyettesítette azt RU helyzetben, ismét mozgatásra kerül, és így tovább, amíg az összes széle a helyén nincs. Ugyanezt tegye sarkokkal. A vak összeszerelési algoritmusok egyik jellemzője, hogy lehetővé teszik az elemek mozgatását anélkül, hogy a többi összekeveredne.

A vakok összeszerelésekor a kocka nem fordul át, hogy ne zavarodjon meg.

Az összeszerelés megkezdése előtt a kocka „megjegyezendő”. Mentálisan létrehoz egy láncot, amelyen az elemek mozognak. Minden matrica saját ábécéjével van ellátva. Az élek és a sarkok esetében a speedcuber külön ábécé. A vegyes Rubik-kocka betűsorként emlékezik meg. A pufferkocka felső matrica az első betű, a matrica, amely a megfelelő helyre kerül, a második és így tovább. Az egyszerűség kedvéért a szavak betűsorból állnak, a mondatok pedig szavakból állnak.

Ki birtokolja a leggyorsabb Rubik-kocka-szerelvény rekordját

Az ausztrál Felix Zemdegs kétszer frissítette a klasszikus Rubik-kocka összeszerelésével kapcsolatos világrekordot 2018-ban. Az év elején a legjobb időt 4,6 másodpercre rögzítették, májusban a puzzle 4, 22 másodperc alatt oldódott meg.

A 22 éves atléta több további, a 2015 és 2017 közötti rekordot birtokol:

• 4x4x4 - 19,36 másodperc;
• 5x5x5 - 38,52 másodperc;
• 6x6x6 - 1: 20,03 perc;
• 7x7x7 - 2: 06,73 perc;
• megaminx - 34,60 másodperc;
• egy kézzel - 6,88 másodperc.

A Guinness Rekordok Könyvébe rögzített robotrekord 0,637 másodperc. Már létezik egy olyan modell, amely 0,38 másodperc alatt képes egy kocka összeállítására. Fejlesztői az amerikaiak, Ben Katz és Jared Di Carlo.