Rubber's Cube: διάγραμμα συναρμολόγησης για αρχάριους, οδηγίες βήμα προς βήμα

Ο Erne Rubik, ένας γλύπτης και αρχιτέκτονας από την Ουγγαρία, αποφάσισε να εφεύρει ένα οπτικό βοήθημα που θα βοηθούσε τους μαθητές του να κατανοήσουν καλύτερα τη μαθηματική θεωρία των ομάδων, αλλά ο μαγικός κύβος ήταν τόσο άρετος από μελετητές διαφορετικών ηλικιών που το παζλ γρήγορα εξαπλώθηκε σε όλο τον κόσμο, καθιστώντας τον εφευρέτη του εκατομμυριούχο. Το διάγραμμα συναρμολόγησης του κύβου Rubik με την πρώτη ματιά φαίνεται απίστευτα περίπλοκο, αλλά αν μελετήσετε προσεκτικά τους αναπτυγμένους αλγορίθμους και βυθιστείτε στην αρχή συναρμολόγησης, τότε η επίλυση του παζλ θα γίνει ανταγωνισμός για ταχύτητα.

Η δομή του κύβου Rubik και τα ονόματα των περιστροφών

Χωρίς βασικές γνώσεις σχετικά με τη δομή του κύβου του Rubik, θα είναι πολύ δύσκολο να αποκατασταθεί η αρχική μορφή αυτού του παζλ, χωρίς καν να τραυματιστεί να ανταγωνιστεί με την ταχύτητα της συναρμολόγησης του.

Ο πιο συνηθισμένος κύβος 3x3 αποτελείται από 26 στοιχεία, τα οποία στη συνέχεια χωρίζονται σε:

• κεντρικά, ακίνητα στοιχεία που έχουν μόνο ένα χρώμα και δεν αλλάζουν τη θέση τους σε σχέση μεταξύ τους, υπάρχουν μόνο 6 από αυτά.
• (υπάρχουν 12 από αυτούς). Είναι δίχρωμες και παραμένουν πάντοτε στα πλευρικά τοιχώματα, ανεξάρτητα από τις εναλλαγές που έχουν γίνει.
• (8 στοιχεία), τα οποία παραμένουν πάντα στις γωνίες του κύβου και είναι βαμμένα σε 3 διαφορετικά χρώματα.

Υπάρχει ένα άλλο στοιχείο στη δομή του κύβου Rubik, κρυμμένο από τα μάτια μας - αυτός είναι ένας σταυρός στον οποίο συνδέονται τα κεντρικά στοιχεία.

Ανάλογα με την ικανότητα του κύβου ορισμένων στοιχείων, μπορεί να υπάρχει ένα διαφορετικό ποσό, ή θα είναι εντελώς απούσα.Για παράδειγμα, σε ένα παζλ 2x2 υπάρχουν μόνο γωνιακοί κύβοι και υπάρχουν μόνο οκτώ από αυτούς.

Έξι πρόσωπα του κύβου είναι ζωγραφισμένα σε διάφορα χρώματα. Αξίζει να σημειωθεί ότι χρησιμοποιούνται μόνο ορισμένα χρώματα και στο σταυρό ενός κανονικού κύβου του Rubik είναι διατεταγμένα σε ζεύγη μεταξύ τους: λευκό-κίτρινο, κόκκινο-πορτοκαλί, πράσινο-μπλε.

Προκειμένου να γίνουν σαφείς οι αλγόριθμοι για την επίλυση του χωροταξικού προβλήματος που καταγράφονται από τους τύπους, πρέπει να μάθετε τον γενικά αποδεκτό διεθνή προσδιορισμό των προσώπων και τις περιστροφές τους.

Εάν παίρνετε τον κύβο στα χέρια σας, τότε το πρόσωπο που θα στραφεί προς το διάβολο ονομάζεται εμπρός και συμβολίζεται με το λατινικό γράμμα F, την αντίθετη πλευρά είναι η πλάτη (B), και τα αριστερά (L), δεξιά (R), άνω (U) (D).

Για να δείξετε την περιστροφή μιας συγκεκριμένης όψης κατά 90 ° στους τύπους για τη συναρμολόγηση του κύβου Rubik, υποδείξτε το λατινικό γράμμα που δηλώνει. Όταν γυρίζετε δύο φορές, ο αριθμός 2 βρίσκεται δίπλα σε αυτό. Αν η περιστροφή είναι αριστερόστροφα, στο γράμμα προστίθεται ένα απόστροφο. Έτσι R ¢ σημαίνει ότι η δεξιά πλευρά πρέπει να περιστραφεί μια φορά κατά 90 ° προς την αντίθετη κατεύθυνση της κίνησης δεξιόστροφα.

Τα μυστικά της κατασκευής ενός κύβου του Rubik: στοιχεία, μέρη, βασικές έννοιες

Ο Ερν Ρούμπικ κατά τη συναρμολόγηση του παζλ που εφευρέθηκε συσσωρεύτηκε για ένα μήνα. Τώρα, για εκείνους που αποφασίζουν να κατακτήσουν το μαγικό κύβο, έχουν αναπτυχθεί πολλές μέθοδοι.

Τα πιο δημοφιλή από αυτά:

• Για αρχάριους - ένας λεπτομερής οδηγός που καταρρίπτει τον αλγόριθμο για την επίλυση του προβλήματος σε επτά στάδια.
• Η μέθοδος Jessica Friedrich είναι η πιο δημοφιλής μέθοδος μεταξύ των οπαδών της υψηλής ταχύτητας συναρμολόγησης, αν και με πολλούς τρόπους αντηχεί ο αλγόριθμος για αρχάριους.
• Η διαισθητική μέθοδος του Valery Morozov. Χωρίζεται τελείως από τυχόν φόρμουλες · η ουσία του δεν είναι να δώσει μια έτοιμη λύση, αλλά να βοηθήσει στην κατανόηση της δομής του κύβου ώστε να φθάσει ανεξάρτητα σε μια λύση στο παζλ.

Για να μάθετε πώς να συναρμολογείτε έναν κύβο του Rubik, συνιστάται συχνά να αποσυναρμολογήσετε πρώτα το παζλ σε ξεχωριστά στοιχεία και, στη συνέχεια, να επανασυναρμολογήσετε. Αυτό θα βοηθήσει στην καλύτερη κατανόηση της δομής του και θα υιοθετήσει γρήγορα αλγορίθμους αποφάσεων.

Πριν ξεκινήσετε την ανάπτυξη μιας συγκεκριμένης τεχνικής συναρμολόγησης κύβων, θα πρέπει να εξοικειωθείτε με ορισμένες έννοιες που βρίσκονται συχνά σε αλγόριθμους.

Μια τακτική διασταύρωση είναι ένας σταυρός στον οποίο οι όψεις ακμών συμπίπτουν με τα χρώματα των κεντρικών στοιχείων στις πλευρές, σχηματίζοντας στην επάνω όψη του χρώματος που αντιστοιχεί στο κεντρικό στοιχείο.

Ένας ακανόνιστος σταυρός διαφέρει από ένα σωστό από το ότι οι κύβοι που σχηματίζουν ένα σταυρό στην επάνω όψη δεν συμπίπτουν με τις ακραίες επιφάνειες των στοιχείων με το χρώμα των πλευρών.

Τα σωστά ζευγάρια είναι ζεύγη στοιχείων ακμής με αντίστοιχα χρώματα στις αντίστοιχες όψεις που μπορούν να ρυθμιστούν ταυτόχρονα στο πρώτο και στο δεύτερο στρώμα του παζλ.

Σχέδια και στάδια συναρμολόγησης του κύβου του Rubik για αρχάριους

Αυτή τη στιγμή, υπάρχουν αρκετές επιλογές για ένα μηχανικό παζλ που εμφανίστηκε το 1974. Αυτοί είναι κύβοι με διαφορετικό αριθμό στοιχείων που αποτελούν το πρόσωπο, καθώς και παρόμοια παζλ: η πυραμίδα του Meffert και ένα φίδι, αποτελούμενο από τμήματα - κανονικά τρίγωνα. Εξετάστε τα βήματα ακολουθίας και συναρμολόγησης διαφόρων κυβικών παραλλαγών.

Πώς να συλλέξετε ένα Rubber's Cube 2x2

Το παζλ Rubik με χωρητικότητα 2x2 ονομάζεται επίσης Mini-cube. Αν και αυτό το παζλ εμφανίστηκε λίγο αργότερα, δεν έγινε μια περίπλοκη, αλλά μια ελαφριά έκδοση του κλασικού κύβου. Ένας αρχάριος θα είναι σε θέση να κυριαρχήσει τη συναρμολόγησή του σε μόλις 20-30 λεπτά.

Η λύση παζλ περιλαμβάνει μόνο τρία στάδια:

1. Συναρμολόγηση του πρώτου στρώματος - πρέπει να συνδυάσετε τα στοιχεία του κύβου έτσι ώστε στο κάτω στρώμα να έχουν το ίδιο χρώμα και οι πλευρικές τους όψεις να ταιριάζουν με τα χρώματα σε ζεύγη.
2. Η διάταξη των στοιχείων του ανώτερου στρώματος. Σε αυτό το στάδιο, πρέπει να καθορίσετε το χρώμα του κάτω στρώματος. Δεν είναι ο μόνος που υπάρχει στο κάτω στρώμα. Στη συνέχεια, τοποθετήστε τους κύβους της άνω σειράς σε αυτές τις γωνίες που θα αντιστοιχούν στα χρώματα στις άκρες του στοιχείου, αλλά δεν είναι απαραίτητο το χρώμα να είναι στη θέση του.
3. Περιστροφή των στοιχείων του ανώτερου στρώματος - είναι απαραίτητο να περιστρέψετε τους γωνιακούς κύβους δεξιόστροφα ή αριστερόστροφα έτσι ώστε να γίνουν στις σωστές θέσεις και ο κύβος Rubik θα συναρμολογηθεί.

Για να κανονίσετε σωστά τους κύβους του κατώτερου και του ανώτερου στρώματος, χρησιμοποιούνται οι παρακάτω τύποι:

• ανταλλαγή διαγώνιων στοιχείων - WWFWP'V'F ';
• αναδιάταξη των γειτονικών στοιχείων - FVF'V'L'V'L.

Για να μετακινήσετε τα πρόσωπα ενός στοιχείου:

• δεξιόστροφα - FN2F'P'N2P;
• αριστερόστροφα - P'N2PFN2F '.

3x3 παζλ

Για να συλλέξετε ένα κύβο 3x3 του Rubik, πρέπει να περάσετε από επτά στάδια:

1. Συλλέξτε το σωστό σταυρό στο πρώτο στρώμα. Ο σταυρός των στοιχείων, το χρώμα που συλλέγεται δεν έχει καμία διαφορά, αλλά πολλοί προτιμούν να ξεκινούν με ένα λευκό χρώμα.
2. Τοποθετήστε τις γωνίες του πρώτου στρώματος και συναρμολογήστε την πρώτη σειρά κύβων.
3. Τοποθετήστε τις πλευρές της μεσαίας σειράς στις θέσεις τους, μετά από αυτό το στάδιο θα συγκεντρωθούν δύο στρώματα.
4. Συναρμολόγηση του σωστού σταυρού στο κάτω στρώμα.
5. Τοποθέτηση γωνιακών στοιχείων στις θέσεις τους, ενώ τα χρώματα των προσώπων τους πρέπει να αντιστοιχούν στην κατεχόμενη γωνία, αλλά όχι απαραίτητα στη θέση τους.
6. Το τελικό στάδιο συνίσταται στην περιστροφή των γωνιακών στοιχείων στις σωστές θέσεις.

Όταν αρχίζετε να συγκεντρώνετε το παζλ, είναι σημαντικό να μην περιστρέψετε τον κύβο στα χέρια σας, για να μην χάσετε τη διάταξη των προσώπων, η οποία είναι πάνω, δεξιά, πίσω, αριστερά ή μπροστά.

Rubber's Cube 4x4

Η λύση σε αυτή την παραλλαγή του παζλ, παρά τη μεγάλη χωρητικότητά της, μπορεί να πραγματοποιηθεί σε λιγότερα βήματα:

1. Συναρμολόγηση κέντρων - πρέπει να τοποθετήσετε τέσσερα στοιχεία του ίδιου χρώματος στο κέντρο κάθε προσώπου. Εδώ αξίζει να προσέξετε ότι τα κέντρα αυτού του κύβου δεν είναι σταθερά, δηλαδή, μπορείτε να επιλέξετε ανεξάρτητα το χρώμα που θα είναι αντίθετο από αυτό.
2. Συγκρότημα ραβδώσεων Σε αυτό το στάδιο, θα πρέπει να αντιστοιχίσετε τα πρόσωπα ακμών στις θέσεις τους. Εάν όλα γίνονται σωστά, τότε μετά από αυτό θα έχουμε ένα κύβο στον οποίο μόνο τα γωνιακά στοιχεία θα είναι εκτός χώρου.
3. Ευθυγράμμιση γωνίας και ισοτιμία. Χρησιμοποιώντας τύπους για το Cube 3x3 του Rubik και περιστρέφοντας μόνο τις εξωτερικές άκρες, μπορείτε να συναρμολογήσετε εντελώς το παζλ. Είναι αλήθεια ότι σε αυτό το στάδιο όλα δεν μπορούν να είναι τόσο ομαλά, μπορεί να εμφανιστούν ισοτιμίες - καταστάσεις που είναι αδύνατες σε έναν κύβο 3x3. Μπορεί να συμβεί ότι μετά από τη λύση τους η αρμονία του ανώτερου στρώματος καταστρέφεται λίγο, δεν υπάρχει τίποτα που να ανησυχείτε, οι αλγόριθμοι για την κλασική έκδοση του παζλ θα βοηθήσουν να τα οργανώσουμε με την απαραίτητη σειρά.

5x5 γρήγορη συναρμολόγηση παζλ

Η μεγάλη χωρητικότητα του παζλ δεν επηρεάζει σημαντικά τον αλγόριθμο για την επίλυσή του, τα βήματα θα είναι τα ίδια:

1. Πρώτον, συλλέγουμε τα κέντρα εννέα κεντρικών κύβων του ίδιου χρώματος σε κάθε πρόσωπο. Για να γίνει αυτό το στάδιο, δεν είναι καθόλου απαραίτητο να απομνημονεύσετε τους τύπους · η κατανόηση της διαδικασίας θα απλοποιήσει σε μεγάλο βαθμό το έργο, μετατρέποντάς το σε απλά σημεία.
2. Συλλέγουμε και κανονίζουμε στις θέσεις τους τα τριπλά πρόσωπα των πλευρών των πλευρών. Επίλυση αυτού του προβλήματος, δεν είναι απαραίτητο να περιστρέφονται τα κεντρικά στρώματα, όλοι οι χειρισμοί θα πρέπει να γίνονται μόνο με τους εξωτερικούς.
3. Εάν αποδειχθεί ότι όλες οι άκρες συλλέχθηκαν, εκτός από δύο, οι οποίες δεν μπορούν να αντικατασταθούν, τότε αυτή η κατάσταση ονομάζεται ισοτιμία. Μόνο μετά τη λύση του, μπορούμε να προχωρήσουμε στο τελικό στάδιο συναρμολόγησης.

Ο ταχύτερος τρόπος. Μέθοδος Jessica Friedrich

Αυτή η μέθοδος ταχείας συναρμολόγησης χρησιμοποιείται συχνότερα από τους ταχύκους, αλλά δεν συνιστάται για τους αρχάριους που είναι καλύτερα να μάθουν τον βήμα-προς-βήμα αλγόριθμο πρώτα για να καταλάβουν την αρχή του παζλ.

Για να μάθετε τη μέθοδο Jessica Friedrich, θα πρέπει να θυμηθείτε έως και 119 (!) Αλγόριθμους που θα χρησιμοποιηθούν στα παρακάτω βήματα:

1. Η διάταξη των στοιχείων στο σωστό σταυρό στην αρχική πλευρά, κατά μέσο όρο, αυτό το πρόβλημα μπορεί να λυθεί σε επτά κινήσεις.
2. Επαναφορά της θέσης των στοιχείων του πρώτου και του δεύτερου στρώματος με την τοποθέτηση τεσσάρων ζευγών πλευρικής γωνίας. Για να τοποθετήσετε κάθε ζευγάρι στην αντίστοιχη πλευρά, πρέπει επίσης να κάνετε επτά κινήσεις κατά μέσο όρο.
3. Προσανατολισμός του υπόλοιπου μη συναρμολογημένου στρώματος όταν οι άκρες και οι γωνίες γυρίζουν έτσι ώστε να κοιτάζουν προς τα πάνω με το χρώμα του τελευταίου προσώπου. Για να επιλύσετε αυτό το πρόβλημα, θα πρέπει να πετύχετε πενήντα επτά παραλλαγές.
4. Μετακίνηση στοιχείων στο τελευταίο στρώμα, για το οποίο πρέπει να καταλάβετε άλλους 21 αλγορίθμους. Σύμφωνα με τις μέσες εκτιμήσεις, η μέθοδος Jessica Friedrich καθιστά δυνατή την επίλυση του παζλ 3x3 σε 56 κινήσεις.

Πώς να συλλέξετε έναν κύβο Rubik με κλειστά μάτια

Εάν οι δεξιότητές σας είναι αρκετές για σταθερά αποτελέσματα λύνοντας τον κύβο του Rubik με ανοιχτά μάτια σε ένα λεπτό, μπορείτε να πετύχετε ένα νέο βήμα - τυφλή συναρμολόγηση. Εδώ, δεν είναι η λύση του παζλ ως τέτοια που έρχεται στο προσκήνιο, αλλά η ανάμνηση της διάταξης αναδιαταγμένων στοιχείων στα πρόσωπα.

Έτσι, σε αγώνες ταχύτητας, ο τυφλός χρόνος συναρμολόγησης δεν περιλαμβάνει μόνο τον χρόνο για άμεσο χειρισμό του κύβου, αλλά και τον χρόνο για να το εξετάσει.

Οι Speedcubers συχνά χρησιμοποιούν τη μέθοδο του ρωμαϊκού δωματίου, που ονομάζεται επίσης το δρόμο του Παλατιού ή του Cicero, για να θυμηθούμε. Η ουσία της μεθόδου είναι ότι ένα δωμάτιο ή μια γνωστή διαδρομή αναδημιουργείται στη φαντασία και οι έννοιες (στην περίπτωσή μας, η θέση των στοιχείων του γρίφου) συνδέονται με αντικείμενα στο δωμάτιο ή κατά μήκος του δρόμου. Στη συνέχεια, ενώ λύνεται το παζλ, μένει μόνο να περπατήσετε κατά μήκος του γνωστού δρόμου (ή του δωματίου) και να τοποθετήσετε τα στοιχεία στις θέσεις τους.

Δεν θα πρέπει να σας ενοχλούν αν η πρώτη φορά που παραλείψετε να συλλέξετε τον κύβο του Rubik με τα μάτια με τα μάτια σας, επειδή ακόμα και με τη χρήση της αίσθησης της επαφής, ουσιαστικά κανείς δεν καταφέρνει να λύσει αυτό το πρόβλημα χωρίς εκπαίδευση την πρώτη φορά.

Ποιος κατέχει το ταχύτερο χτίσιμο ρεκόρ

Για να συναρμολογήσετε γρήγορα έναν κύβο του Rubik, πρέπει όχι μόνο να κυριαρχήσετε τους αλγορίθμους για να μετακινήσετε κομμάτια του παζλ στις επιθυμητές θέσεις. Αυτό απαιτεί επίσης την επιδεξιότητα και την ταχύτητα των χεριών.

Για όσους σχεδιάζουν να δημιουργήσουν αυτό το παζλ για πρώτη φορά, μπορεί να χρειαστούν αρκετές ώρες έως μερικές μέρες για να το λύσουν, αλλά ο Αυστραλός Felix Zemdegs το 2016 λύθηκε αυτό το χωρικό πρόβλημα σε μόλις 4,73 δευτερόλεπτα. Αυτό το αποτέλεσμα φαίνεται εντυπωσιακό, αλλά δεν είναι το όριο της ταχύτητας του ανθρώπινου εγκεφάλου και των χεριών, αφού ήδη το 2017 καταγράφηκε ένα νέο επίτευγμα του αμερικανικού δεκαπεντάχρονου εφήβου Patrick Pons. Μόνον 4,69 δευτερόλεπτα ήταν αρκετά για αυτόν.

Τώρα έχει έρθει η ώρα να αναπνεύσει και να μάθετε τι και ποιος κατέχει το ρεκόρ για την ταχεία συναρμολόγηση του κύβου Rubik. Ο ίδιος Felix Zemdegs το 2018 έσπασε όχι μόνο το ρεκόρ του, αλλά και τον αμερικανικό νεαρό μελετητή, έχοντας ολοκληρώσει το παζλ σε 4,22 δευτερόλεπτα.