Jak zebrać Kostkę Rubika: schemat dla początkujących

Układanka, wymyślona jako wizualna pomoc dla teorii algebraicznej, nagle urzekła cały świat. Od dziesięcioleci ludzie daleko od wyższej matematyki zaciekle uprawiają hazard w związku ze złożonym i fascynującym zadaniem. Magic Cube to świetne narzędzie do rozwijania logicznego myślenia i pamięci. Ci, którzy po raz pierwszy zastanawiali się, jak zebrać kostkę Rubika, diagramy i komentarze, pomogą entuzjazmowi i być może odkryją świat speedcubingu.

Tajemnice budowania kostki Rubika: elementy, części, kluczowe pojęcia

Sześć twarzy układanki ma określone kolory i kolejność ich ułożenia, opatentowane przez wynalazcę. Liczne podróbki często ujawniają się jako niezwykłe kolory lub ich położenie względem siebie. Schematy edukacyjne i opisy zawsze używają standardowych schematów kolorów. Początkującym łatwo jest pomylić wyjaśnienia, jeśli używasz kostki o innym schemacie kolorów.

Kolory przeciwległych twarzy: biały - żółty, zielony - niebieski, czerwony - pomarańczowy.

Każda strona składa się z kilku kwadratowych elementów. Pod względem liczby rozróżnia się typy kostek Rubika: 3 * 3 * 3 (pierwsza klasyczna wersja), 4 * 4 * 4 (tak zwana „Zemsta Rubika”), 5 * 5 * 5 i tak dalej.

Pierwszy model, złożony przez Erno Rubika, składał się z 27 drewnianych kostek, jednakowo pomalowanych w sześciu kolorach i ułożonych jeden na drugim. W ciągu miesiąca wynalazca próbował je zgrupować, tak aby ściany dużego sześcianu składały się z kwadratów tego samego koloru. Opracowanie mechanizmu, który utrzymywał wszystkie elementy razem, zajęło jeszcze więcej czasu.

Nowoczesna kostka Rubika o klasycznym designie składa się z następujących elementów:

• Środki są częściami nieruchomymi względem siebie, ustalonymi na osi obrotu sześcianu. Stawiają czoła użytkownikowi tylko jedną pomalowaną stroną. Właściwie sześć centrów tworzy pary lusterek w schemacie kolorów.
• Żebra są ruchomymi elementami. Użytkownik widzi dwa kolorowe boki na każdej krawędzi. Kombinacje kolorów są tutaj również standardem.
• Narożniki - osiem ruchomych elementów znajdujących się na wierzchołkach sześcianu. Każdy z nich ma trzy kolorowe boki.
• Mechanizm mocujący to krzyż trzech sztywno zamocowanych osi. Istnieje alternatywny mechanizm podobny do kuli. Jest stosowany w szybkich lub wieloelementowych kostkach. Konstrukcja kostek z parzystą liczbą elementów na powierzchniach jest szczególnie skomplikowana - jest to system powiązanych ze sobą mechanizmów klikania, czasem połączonych krzyżem. Istnieją profesjonalne przekładnie magnetyczne dla profesjonalnych kostek prędkości.

Gra z Kostką Rubika polega na tym, że za pomocą ruchomego mechanizmu kolorowe elementy na twarzach są porządkowane i starają się złożyć w oryginalnej kolejności.

Fani puzzli rywalizują w rozwiązaniu czasu. Oprócz sztuczki rąk należy w tym celu studiować, pamiętać i wprowadzać do automatyzmu setki kombinacji kolorowych elementów i działań z nimi. Ten niezwykły sport nazywa się speedcubingiem.

Turnieje Speedcubers odbywają się regularnie, rekordy są aktualizowane. Nowe horyzonty osiągnięć ciągle się otwierają. W ramach turniejów odbywają się mecze w ciemno, jednoręczne, kopanie itd.

Najnowszym hobby jest montaż pasjansa (wzorów) na kostce.

Struktura Kostki Rubika i nazwy rotacji

Aby opisać manipulacje układanką, zapisać schematy decyzyjne, ruchy elementów względem siebie, a dla wygody komunikacji stworzono język rotacji. Jest to oznaczenie literowe dla każdej twarzy i sposobów jej obrotu.

Boki układanki są wielkie litery.

W rosyjskojęzycznych instrukcjach montażu kostki Rubika użyj początkowych liter z rosyjskich nazw:

• F - z „fasady”;
• T - „z tyłu”;
• P - z „prawej”;
• L - od „lewej”;
• B - z „góry”;
• N - od „dołu”.

Społeczność międzynarodowa używa pierwszych liter z imion twarzy w języku angielskim.

Oznaczenia zaakceptowane przez WCA (World Cube Association):

• R - od prawej;
• L - od lewej;
• U - od góry;
• D - od dołu;
• F - z przodu;
• B - z tyłu.

Środkowy element nazywa się tak samo jak twarz (R, D, F itd.).

Krawędź przylega do dwóch ścian, a jej nazwa składa się z dwóch liter (FR, UL i tak dalej).

Kąt jest opisany odpowiednio trzema literami (na przykład FRU).

Grupy elementów tworzące środkowe warstwy między ścianami również mają swoje nazwy:

• M (od środka) - między R i L.
• S (z pozycji stojącej) - między F i B.
• E (od równika) - między U i D.

Obrót twarzy jest opisany literami, które nazywają twarze i dodatkowe ikony.

• Apostrof „’ ”wskazuje, że twarz lub warstwa obracają się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.
• Liczba 2 wskazuje na powtórzenie ruchu.

Możliwe działania z twarzą, na przykład z prawej:

• R - obrót zgodnie z ruchem wskazówek zegara;
• R ’- obrót w lewo.
• R2 to podwójny obrót, bez względu na kierunek, ponieważ twarz ma tylko cztery możliwe pozycje.

Aby określić, w jaki sposób obrócić twarz, musisz umieścić na niej tarczę zegarka i kierować się ruchem wyobrażonej dłoni.

Obrót przeciwnych powierzchni „zgodnie z ruchem wskazówek zegara” jest uzyskiwany przeciwnie.

Ruchy warstw środkowych są powiązane z powierzchniami zewnętrznymi:

• Warstwa M obraca się w tych samych kierunkach co L.
• Warstwa S jest jak F.
• Warstwa E - jak D.

Innym ważnym oznaczeniem „w” jest jednoczesny obrót dwóch sąsiednich warstw. Na przykład Rw jest równoczesnym obrotem R i M.

Zwoje całej kostki nazywane są przechwytywaniami. Są one wykonywane w trzech płaszczyznach, to znaczy wzdłuż trzech osi współrzędnych: X, Y, Z.

• x i x 'to obroty całego sześcianu w osi X. Ruchy pokrywają się z obrotami prawej strony.
• y i y '- obrót sześcianu wzdłuż osi Y. Ruchy pokrywają się z obrotami górnej powierzchni.
• z i z ’- obrót sześcianu wzdłuż osi Z. Ruch pokrywa się z obrotem przedniej powierzchni.
• x2, y2, z2 - oznaczenia podwójnych punktów przecięcia na określonej osi.

Oprócz ogólnie przyjętych notacji, instrukcje montażu są pełne slangu, nazw technik, technik, algorytmów, wzorów i cyfr na kostce, które są popularne wśród speedcuberów i tak dalej. Schematyczne opisy algorytmów wykorzystujących tylko strzałki są nie mniej potrzebne. Im więcej doświadczenia zdobędziesz, rozwiązując zagadkę, tym łatwiej zrozumieć opisy i wyjaśnienia, wiele rzeczy zaczyna być postrzeganych intuicyjnie.

• Elementy w kolorze czapki zebrane po jednej stronie sześcianu. Układanie puzzli jest tym samym, co układanie wszystkich sześciu czapek.
• Elementy w kolorze pasa przylegające do nagłówka. Nasadkę można zmontować tak, aby pas składał się z różnych fragmentów kolorystycznych, to znaczy elementy narożne i żebrowe nie były na swoim miejscu.
• Krzyż - postać na kapeluszu z pięciu fragmentów tego samego koloru. Montaż często zaczyna się od zbudowania krzyża. Nie ma jasnego przewodnika. Ten krok pozwala na największą swobodę działania i wymaga refleksji. Kiedy krzyż jest gotowy, pozostaje postępować zgodnie z wyuczonymi algorytmami.
• Odwróć - obracając róg lub krawędź w jednym miejscu względem środka, działanie to wymaga zastosowania specjalnych algorytmów.

Schematy i etapy układania puzzli dla początkujących

Schematy dla początkujących pomogą Ci nauczyć się i uratować nerwy, zbierając beznadziejnie splątaną kostkę, poczuć logikę ruchów i opracować najprostsze algorytmy.

Przed wykonaniem jakiejkolwiek akcji musisz zbadać kostkę. W zawodach „kontrola wstępna” zajmuje 15 sekund. W tym czasie musisz znaleźć elementy tego samego koloru, które zostaną zebrane w „czapkę” na pierwszym etapie. Tradycyjnie zaczynają się od białej strony, to znaczy większość podręczników zakłada, że ​​U jest biały. Speedcubery „Multicolorists” mogą rozpocząć składanie z dowolnego kierunku, mentalnie odbudowując wszystkie gotowe algorytmy.

Kostka Rubika 2x2

„Mini sześcian” składa się z 8 elementów narożnych. W pierwszym etapie zbierana jest jedna warstwa czterech rogów. W drugim etapie - pozostałe rogi są umieszczane na swoich miejscach, podczas gdy można je odwrócić do góry nogami, to znaczy kolorowe elementy nie będą na twarzach. Pozostaje rozmieścić je po prawej stronie.

• Algorytm „bang-bang” pozwala przesunąć element narożny i poprawnie go zorientować. Jeśli wykonasz tę sekwencję działań sześć razy z rzędu, kostka powróci do swojej pierwotnej pozycji. Tak więc, jeśli sześcian jest mieszany, musisz go zastosować od 1 do 5 razy, aby poprawnie ustawić element. Zapis algorytmu: RUR’U ’.
• Po złożeniu jednej warstwy konieczne jest obrócenie sześcianu drugą warstwą do góry. Przesuwając tę ​​warstwę w dowolnym kierunku, ustaw jeden z rogów na swoim miejscu. Następnie stosuje się algorytm, który pozwala zamienić dwa sąsiednie elementy - prawy i lewy róg przedniej powierzchni. Sekwencja działań jest następująca: URU’L’UR’U’LU.
• Kiedy wszystkie rogi są na swoim miejscu, są one odwracane (odwracane) przy użyciu algorytmu „bang-bang”. W tym momencie ważne jest, aby nie przechwytywać sześcianu.

Jak zebrać Kostkę Rubika 3x3

1. Zbuduj „biały krzyż”, zbierając 4 krawędzie białymi naklejkami wokół białego środka.
2. Połącz środki kolorów boków R, L, U, D z pasującymi krawędziami „białego krzyża”.
3. Umieść rogi na miejscu za pomocą białych naklejek. Przy użyciu algorytmu R’D’RD, powtarzanego do pięciu razy, rogi zostaną odwrócone do właściwej pozycji.
4. Aby umieścić krawędzie środkowej warstwy, musisz przechwycić sześcian - y2. Wybierz żebro bez żółtej naklejki. Połącz go ze środkiem, dopasowując kolor z jednej strony. Używając formuł, przesuń krawędź do środkowej warstwy: krawędź opada w lewo: U’L’ULUFU’F ’. Krawędź spada w prawo: URU’R’U'F'UF.Jeśli element jest na swoim miejscu, ale niepoprawnie obrócony, algorytmy te są ponownie używane do przeniesienia go na trzecią warstwę i ponownej instalacji.
5. Nie przechwytując sześcianu, zbierz żółty krzyżyk na trzonku trzeciej warstwy, powtarzając algorytm: FRUR'U’F ’.
6. Połącz krawędzie ostatniej warstwy z bocznymi środkami poprawnie, jak to zrobiono dla pierwszego krzyża. Dwa żebra łatwo wchodzą na swoje miejsce. Pozostałe dwa będą musiały zostać wymienione.Jeśli są przeciwko sobie: RUR’URU2R ”. Jeśli po sąsiednich stronach: RUR’URU2R’U.
7. Ustaw narożniki ostatniej twarzy na prawidłowych pozycjach. Jeśli żadnego z nich nie ma we właściwym miejscu, zastosuj formułę URU’L’UR’U’L. Jeden z elementów będzie działał poprawnie. Aby przechwycić sześcian pod tym kątem do siebie, będzie on w prawym górnym rogu przedniej krawędzi. Przesuń pozostałe rogi przeciwnie do ruchu wskazówek zegara do URU'L'UR'U'L lub, przeciwnie, U'L'URU’LUR ’. Na tym etapie wszystkie zebrane strony zostaną odbudowane, wydaje się, że coś poszło nie tak. Ważne jest, aby upewnić się, że matryca nie przewróci się, a środek F nie przesunie się względem użytkownika. Kombinację ruchów należy powtórzyć do 5 razy.
8. Konieczne może być rozwinięcie elementów narożnych poprzez prawidłowe wyrównanie fragmentów kolorów z resztą ścian. Aby je rozwinąć (przerzucić), stosuje się pierwszą formułę: R’D’RD. Ważne jest, aby nie przechwytywać sześcianu, aby F i U się nie zmieniały.

Kostka Rubika 4x4

Łamigłówki z więcej niż trzema elementami na krawędzi zawierają znacznie większą liczbę kombinacji.

Szczególnie trudne są opcje „równe”, ponieważ nie mają sztywno ustalonego środka, który pomaga poruszać się po klasycznej układance.

Dla 4 * 4 * 4 możliwych jest około 7,4 * 1045 pozycji elementów. Dlatego nazwano go „Zemsta Rubika” lub Master Cube.

Dodatkowe oznaczenia warstw wewnętrznych:

• f - frontalny wewnętrzny;
• b - wewnętrzny tył;
• r jest wewnętrzną prawą;
• l - wewnętrzna lewa.

Opcje montażu: warstwa po warstwie, od narożników lub przez odlewanie do 3 * 3 * 3. Ta ostatnia metoda jest najbardziej popularna. Najpierw gromadzone są cztery centralne elementy na każdej twarzy. Następnie dobierane są pary żeber, a na końcu ustawione są kąty.

• Podczas zbierania elementów centralnych należy pamiętać, jakie kolory są kontrastowane parami. Algorytm zamiany elementów ze środkowej czwórki: (Rr) U (Rr) 'U (Rr) U2 (Rr)' U2.
• Podczas montażu żeber obracają się tylko powierzchnie zewnętrzne. Algorytmy: (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) ’. W większości przypadków żebra można montować intuicyjnie. Gdy pozostały tylko dwa elementy krawędzi: (Dd) R F 'U R' F (Dd) '' - aby ustawić je obok siebie, U F 'L F' L 'F U' - aby je zamienić.
• Następnie stosuje się formuły sześcianów 3 * 3 * 3 do permutacji i obrotu narożników.

Złożone przypadki wymagające specjalnego rozwiązania to parytety. Ich formuły nie rozwiązują problemu, ale eliminują elementy z sytuacji impasu, wprowadzając układankę do postaci rozwiązanej przez standardowe algorytmy.

• Dwa sąsiednie żebra w złym ułożeniu: r2 B2 U2 l U2 r 'U2 r U2 F2 r F2 l' B2 r2.
• Przeciwne pary elementów żebrowych w złym ułożeniu: r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2.
• Pary elementów żeber skierowanych do siebie w złym ułożeniu: F 'U' F r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2 F 'U F.
• Narożniki ostatniej warstwy są nie na miejscu: r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2.

Szybki montaż puzzli 5x5

Montaż ma doprowadzić do klasycznego wyglądu. Najpierw zbiera się 9 środkowych fragmentów na każdym wieczku i trzech żebrach. Ostatnim etapem jest wyrównanie kątów.

Dodatkowa notacja:

• u jest wewnętrzną górną twarzą;
• d jest wewnętrzną dolną granicą;
• e jest linią wewnętrzną między górną a dolną;
• (dwie twarze w nawiasach) - jednoczesny obrót.

Montaż elementów centralnych jest łatwiejszy niż w poprzednim przypadku, ponieważ istnieją sztywno ustalone pary kolorów.

• Na pierwszym etapie mogą pojawić się trudności, jeśli trzeba zamienić elementy na sąsiednich ścianach. Jeśli są one oddzielone jednym elementem krawędziowym: (Rr) U (Rr) „U (Rr) U2 (Rr)”. Jeśli znajdują się na wewnętrznych środkowych warstwach: (Rr) „F” (Ll) „(Rr) U (Rr) U’ (Ll) (Rr) ’.
• Kombinacja elementów żebrowych jest intuicyjna, nie wpływa na zebrane centra: (Ll) U U L ’U’ (Ll); (Ll) „U L2 U” (Ll); (Rr) U ’R U (Rr)’; (Rr) U 'R2 U (Rr)'. Złożoność polega tylko na złożeniu dwóch ostatnich krawędzi.

Formuły parzystości:

• zamień elementy w warstwach u i d na krawędziach jednej powierzchni: (Dd) R F 'U R' F (Dd) ';
• zamień elementy krawędziowe znajdujące się w środkowej warstwie na jednej powierzchni: (Uu) 2 (Rr) 2 F2 u2 F2 (Rr) 2 (Uu) 2;
• rozmieść te elementy na swoich miejscach, czyli odwróć: e R F ’U R’ F e ’;
• rozłóż na miejscu żebro środkowej warstwy: (Rr) 2 B2 U2 (Ll) U2 (Rr) ’U2 (Rr) U2 F2 (Rr) F2 (Ll) 'B2 (Rr) 2;
• zamień elementy w warstwie bocznej na jednej powierzchni: (Ll) „U2 (Ll)” U2 F2 (Ll) „F2 (Rr) U2 (Rr)” U2 (Ll) 2;
• odwróć jednocześnie trzy żebra w miejscu: F 'L' F U 'lub U F' L.

Ostatnim zadaniem jest ułożenie narożników zgodnie z zasadą klasycznej kostki.

Najszybszy sposób. Metoda Jessiki Friedrich

Ci, którzy już nauczyli się rozwiązywać zagadkę w ciągu 1-2 minut, czyli naprawdę szybko potrafią złożyć kostkę Rubika, doszli do zupełnie nowego zrozumienia problemu. Przyspieszenie mechaniczne na pewnym etapie staje się niemożliwe. Potrzebne są specjalne algorytmy i techniki, aby skrócić czas wyszukiwania rozwiązań.

Warstwowanie klasycznej wersji w celu przyspieszenia procesu sprowadza się do czterech zadań:

• początkowy krzyż na jednym kapeluszu;
• jednoczesny montaż pierwszej i drugiej warstwy;
• ostatni kapelusz;
• pas trzeciej warstwy.

Trudność polega na tym, że musisz się nauczyć i pamiętać o 119 formułach opracowanych przez autora metody, Jessicę Friedrich. Grupy algorytmów F2L, OLL, PLL dla każdego etapu opisują wszystkie możliwe kombinacje ułożenia elementów, zwojów i permutacji niezbędnych do pracy z parami kąt-krawędź.

Metoda pozwala rozwiązać zagadkę w mniej niż 20 sekund.

Jak zebrać Kostkę Rubika z zamkniętymi oczami

Aby ułatwić to zadanie, opracowano specjalne techniki. Jednym z popularnych wśród speedcuberów jest stara metoda Pochmanna.

Montaż odbywa się nie w warstwach, ale w grupach elementów: najpierw wszystkie krawędzie, a następnie narożniki.

Rib RU - bufor. Przy użyciu specjalnych algorytmów sześcian zajmujący tę pozycję jest przesuwany na swoje miejsce. Element, który zastąpił go w pozycji RU, jest ponownie przesuwany i tak dalej, aż wszystkie krawędzie zostaną na swoim miejscu. Zrób to samo z narożnikami. Algorytmy niewidomego montażu polegają na tym, że pozwalają one przenieść element bez mieszania reszty.

W procesie montażu w ciemno kostka nie jest obracana, aby się nie pomylić.

Przed przystąpieniem do montażu sześcian jest „zapamiętywany”. Umysłowo tworzy łańcuch, wzdłuż którego poruszają się elementy. Każda naklejka ma przypisaną własną literę alfabetu. Speedcuber to osobny alfabet dla krawędzi i narożników. Mieszany sześcian Rubika jest zapamiętywany jako ciąg liter. Górna naklejka na kostce bufora to pierwsza litera, nalepka, która zajmuje należne jej miejsce, to druga i tak dalej. Dla uproszczenia słowa składają się z ciągu liter, a zdania składają się ze słów.

Kto jest właścicielem rekordu najszybszego zestawu kostki Rubika

Australijczyk Felix Zemdegs dwukrotnie zaktualizował rekord świata w montażu klasycznej Kostki Rubika w 2018 roku. Na początku roku najlepszy czas zanotowano na 4,6 sekundy, w maju zagadka została rozwiązana w 4, 22 sekundy.

22-letni sportowiec posiada kilka bieżących rekordów 2015-2017:

• 4x4x4 - 19,36 sekund;
• 5x5x5 - 38,52 sekundy;
• 6x6x6 - 1: 20,03 minuty;
• 7x7x7 - 2: 6,73 minuty;
• megaminx - 34,60 sekundy;
• jedną ręką - 6,88 sekundy.

Rekord robota zapisany w Księdze Rekordów Guinnessa wynosi 0,637 sekundy. Istnieje już model, który może złożyć kostkę w 0,38 sekundy. Jego twórcami są Amerykanie Ben Katz i Jared Di Carlo.