Algoritmul cubului Rubik 3x3 pentru începători. Modele pe cubul Rubik 3x3

2024 Autor: Sierra Becker | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-02-26 06:20

În 1975, sculptorul Erne Rubik și-a brevetat invenția numită „Cubul magic”. De mai bine de 40 de ani, toate drepturile asupra puzzle-ului aparțin companiei unui prieten apropiat al inventatorului - Tom Kroener - numit Seven Towns Ltd. Firma engleză controlează producția și vânzarea cubului în întreaga lume. În Ungaria, Germania, Portugalia și China, puzzle-ul și-a păstrat numele inițial, în alte țări jucăria poartă numele de Cubul Rubik.

Variații puzzle

Clasicul cubul Rubik are 3 pe 3 pătrate. De-a lungul timpului, au venit cu un număr mare de forme și dimensiuni pentru jucării. Nimeni nu poate surprinde pe nimeni cu un puzzle sub forma unei piramide sau a unui cub de 17x17. Cu toate acestea, omenirea nu se odihnește niciodată pe lauri.

Evident, nu există nicio schemă de asamblare pentru începătorii acestui cub. Procesul de asamblare și rezolvare a puzzle-ului poate dura ani. Recent, interesul pentru cub a crescut nu numai în Asia și Europa, ci șiunde jucăria nu era foarte populară, de exemplu, în SUA. Unul dintre fanii Cubului Rubik a filmat asamblarea puzzle-ului 17 pe 17. Durata totală a videoclipului este de 7,5 ore, filmările au fost efectuate în timpul săptămânii.

Cererea în creștere creează ofertă. Uneori, modelele de vânzare sunt incredibile și nu este întotdeauna clar cum vor arăta atunci când sunt asamblate. Fiecare țară are varietatea sa preferată de jucării.

Ce este speedcubing?

Fanii ai jocului organizează competiții reale în viteza rezolvării cubului. La vânzare există puzzle-uri speciale „de mare viteză”. Mecanismul de rotație a unor astfel de cuburi Rubik este de foarte bună calitate, iar întoarcerea fețelor și a rândurilor se poate face cu mișcarea unui deget.

World Cube Association (WCA) este o organizație non-profit care sprijină mișcarea speedcubing. WCA organizează în mod regulat competiții în întreaga lume. Aproape toate țările au reprezentanți ai organizației. Oricine poate deveni participant la un eveniment de speedcubing, trebuie doar să vă înregistrați pe site și să respectați standardul de asamblare. Cea mai populară disciplină în astfel de competiții este asamblarea cu viteză a Cubului Rubik 3x3. Standardul de participare este de 3 minute, dar chiar dacă o persoană nu poate rezolva problema în timpul alocat, va fi totuși permisă la eveniment. Vă puteți înscrie la orice disciplină, dar trebuie să vii cu propriul puzzle.

Recordul pentru rezolvarea unui cub Rubik 3x3 îi aparține Sub1, un robot creat de inginerul Albert Beer. Mașina este capabilă să rezolve puzzle-ul pentru acțiunisecunde, în timp ce un om durează 4,7 secunde (o realizare a lui Mats Valk în 2016). După cum puteți vedea, participanții la mișcarea speedcubing au pe cineva la care să se ridice.

Ce algoritmi există pentru rezolvarea unui cub Rubik 3x3?

Există multe moduri de a rezolva faimosul puzzle. Variante ale schemelor de asamblare cubului Rubik 3x3 au fost dezvoltate atât pentru începători, cât și pentru cei avansați, cu scheme complicate: 4x4, 6x6 și chiar 17x17.

Varianta de puzzle 3x3 este considerată un clasic preferat de majoritatea fanilor. Prin urmare, există mult mai multe instrucțiuni despre cum să rezolvi un cub Rubik 3x3 decât oricare altul.

Cum ar trebui să arate puzzle-ul?

Se poate asambla o jucărie conform schemei doar dintr-o poziție pregătită în prealabil. Dacă modelele de pe fețele cubului sunt localizate incorect, atunci nu va fi posibilă rezolvarea utilizând algoritmul de asamblare a cubului Rubik 3x3 pentru începători. Există un set de astfel de poziții pentru diferite soluții.

Figura arată o „cruce albă” sau pur și simplu „cruce” - punctul de plecare al celui mai simplu mod de a rezolva un cub Rubik 3x3. Se recomandă să dezasamblați și să pliați corect jucăria.

Desemnări ale schemei și modalități de a roti cubul

Înainte de a începe să dezasamblați formulele Cubului Rubik 3x3, ar trebui să învățați notația folosită în speedcubing. Toate mișcările puzzle-ului sunt indicate cu majuscule. Absența unui apostrof deasupra simbolului înseamnă că rotația este în sensul acelor de ceasornic dacă simboluleste, apoi rotiți în direcția opusă.

Primele litere ale cuvintelor în engleză (sau rusă) care denotă mișcări sunt în general acceptate:

• față - F sau Ф - rotirea părții din față;
• spate - B sau T - rotație din spate;
• stânga - L sau L - rotația rândului din stânga;
• dreapta - R sau R - rotirea rândului la dreapta;
• sus - U sau B - rotația rândului de sus;
• în jos -D sau H - rotația rândului de jos.

De asemenea, indicatoarele pot fi folosite pentru a schimba poziția cubului în spațiu - mișcări de interceptare. Și aici totul este simplu, de la cursul școlar de geometrie, toată lumea cunoaște axele de coordonate X, Y și Z. Mișcarea lui X înseamnă că cubul trebuie rotit de fața F până la locul feței U, când schimbând Y - F, ar trebui să aibă loc L, iar când se rotește Z - F se mută la R.

Următorul grup de simboluri este rar folosit, este folosit la elaborarea modelelor de modele:

• M - viraj din mijloc, între dreapta (R/R) și stânga (L/L);
• S - întoarcerea rândului din mijloc, între față (F/F) și spate (B/T);
• E - întoarceți rândul din mijloc, între partea de sus (U/B) și de jos (D/H).

De ce adunați modele pe fețele cubului?

La întâlnirile Speedcubing, ei concurează nu numai în rezolvarea puzzle-urilor, ci și în capacitatea de a realiza diverse modele pe un cub Rubik 3x3. Ei fac acest lucru pentru a colecta rapid și ușor cubul în poziția dorită.

Există un număr mare de scheme pentru asamblarea unei varietăți de modele: „puncte”, „șah”, „puncte cu șah”,„zig-zag”, „zidar”, „cub într-un cub într-un cub” și multe altele. Doar pentru puzzle-ul clasic există mai mult de 46. Maeștrii Speedcubing consideră că este rușinos să dezasamblați jucăria. De asemenea, realizarea de modele pe un cub Rubik 3x3 este o modalitate excelentă de a vă exersa și de a vă îmbunătăți abilitățile.

Imaginea prezintă variații ale diferitelor modele de puzzle. Mai jos sunt câteva formule pentru asamblarea celor mai interesante modele din poziția crucii:

• șah - M²E²S^2;
• zigzag - (PLFT)3;
• four z - (PLFT)³B²N^2;
• Crucea lui Plummer - TF²N'P²FNT'FN'VF'N'L² FN^2B';
• cub într-un cub într-un cub - V'L²F²N'L'NV^2PV'P'V2^P2^PF'L'VP'.

Algoritmul cubului Rubik 3x3 pentru începători

Deși există multe moduri de a rezolva puzzle-ul, schemele simple și clare pentru începători nu sunt atât de ușor de găsit. Odată cu fiecare etapă de asamblare finalizată, formulele cuburilor Rubik 3x3 devin mai dificile. Este necesar nu numai să schimbați corect modelul, ci și să salvați ceea ce a fost făcut înainte. Mai jos este una dintre opțiunile pentru cum să rezolvi cu ușurință un cub Rubik 3x3.

Convențional, întregul proces poate fi împărțit în următoarele etape:

1. Asamblarea crucii în partea de sus a cubului.
2. Compoziția corectă a întregii fețe superioare.
3. Se lucrează la straturile din mijloc.
4. Asamblarea corectă a nervurilor ultimului rând.
5. Asamblare încrucișatămarginea de jos.
6. Orientarea corectă a colțurilor ultimei fețe a cubului.

Rezolvare puzzle - Lucrări pregătitoare

Primul pas este cel mai simplu. Începătorii își pot încerca mâna și pot exersa realizarea de modele de cuburi conform instrucțiunilor furnizate, dar acest proces va dura mult timp.

Trebuie să selectați mai întâi fața de sus și culoarea care va fi colectată. Algoritmul de asamblare a cubului Rubik 3x3 pentru începători a fost dezvoltat din poziția „cruce”. Nu este dificil să o faceți, trebuie să selectați culoarea centrală, să găsiți 4 elemente de margine din aceeași nuanță și să le ridicați la fața selectată. Săgeata colorată din imagine indică piesa dorită. Opțiunile pentru locația elementului dorit pot fi diferite, în funcție de aceasta, sunt descrise 2 secvențe de acțiuni A și B. Dificultatea constă în continuarea crucii de-a lungul laturilor cubului. Puteți arunca o privire mai atentă asupra formei finale a etapei din imaginea postată mai sus.

Soluție puzzle - lucrați pe rândul din mijloc

În această etapă a cubului Rubik 3x3 pentru începători, trebuie să găsiți și să asamblați elementele de colț ale feței superioare. Rezultatul final ar trebui să fie soluția completă a feței crucii și a rândului de sus al puzzle-ului.

Imaginea arată trei modele de fațete posibile. Alegând una dintre metodele A, B sau C, trebuie să colectați toate cele 4 colțuri ale cubului. amintindu-şise dobândesc algoritmi de rotație și exersarea acestora, abilitățile și stăpânirea asamblarii puzzle-urilor. Este inutil să luați în considerare formule și să vă imaginați procesul, este mult mai ușor să luați un cub și să încercați toate metodele în practică.

Al treilea pas pare simplu, dar este doar o aparență. Pentru a o rezolva, sunt descrise două situații de tipare și, în consecință, sunt compilate două formule de rotație. Când le aplicați, merită să vă amintiți să păstrați rezultatele obținute anterior. Maeștrii păstrează în mod constant în memorie ultimele 3-4 rotații, astfel încât, în caz de defecțiune, să readucă cubul în starea inițială.

Pentru a rezolva puzzle-ul, trebuie să îl rotiți de-a lungul axei de coordonate în căutarea elementelor necesare și să lucrați cu ele. Astfel de mișcări sunt rareori afișate în formule, doar în cazuri speciale. Este recomandat să începeți asamblarea fețelor de margine din elementele rândurilor inferioare, după astfel de rotații toate cuburile necesare vor coborî din rândul din mijloc în rândul inferior.

Rezolvarea puzzle-ului - alcătuirea celei de-a doua încrucișări

La a patra etapă, jucăria este întoarsă cu susul în jos. Rezolvarea ultimei fețe este cea mai dificilă parte a algoritmului cubului Rubik 3x3 pentru începători. Formulele de rotație sunt lungi și complexe, iar executarea lor va necesita o grijă deosebită. Scopul acțiunii este de a așeza elementele nervurii la locurile lor pentru întocmirea în continuare a crucii. Orientarea porțiunilor de coastă poate fi incorectă. Formula de mișcare a cubuluiexistă doar unul și ar trebui aplicat până când obiectivul etapei este atins.

Rotațiile celei de-a cincea etape au ca scop întoarcerea elementelor în partea dreaptă. Particularitatea sa constă în faptul că aceeași formulă de rotație este utilizată pentru toate cele trei modele din figură, singura diferență este în orientarea cubului în sine.

Formulele pentru mișcările etapei a 5-a sunt următoarele:

• (PS_N)⁴ V (PS_N) ^{4 B' – opțiunea „A”;}
• (PS_N)⁴ B' (PS_N) ^{4 C - opțiunea „B”;}
• (PS_N)⁴ B² (PS_N)⁴ B^{2 – opțiunea B.}

С_{Н este rotirea rândului din mijloc în sensul acelor de ceasornic, iar exponentul de deasupra parantezei este numărul de repetări ale acțiunilor dintre paranteze.}

Rezolvare puzzle - Ultimele rotiri

La a șasea etapă, precum și la a patra, cuburile necesare sunt așezate la locurile lor, indiferent de orientarea lor. Puzzle-ul trebuie rotit astfel încât elementul care este deja în locul potrivit să fie situat în colțul din stânga din partea de sus a cubului. Opțiunile propuse pentru rezolvarea formulei se oglindesc reciproc. Este necesar să se repete rotațiile până când se obține rezultatul dorit.

A șaptea etapă este cea mai solemnă și cea mai dificilă. La rotirea cubului, încălcările în rândurile deja asamblate sunt inevitabile. O sa ai nevoieconcentrați-vă complet asupra mișcărilor, altfel rezultatul asamblarii poate fi stricat iremediabil. Ca și în etapa a cincea, există o singură secvență de mișcări, dar se repetă de 4 ori. Mai întâi, se efectuează rotații pentru a orienta elementul, apoi se efectuează rotații inverse pentru a restabili rândurile rupte.

Nu trebuie să uităm de înregistrarea mișcărilor folosind caracterele alfabetului englez. Formulele pentru mișcările fețelor și rândurilor cubului acestei etape sunt următoarele:

• (RF'R'F)² U (RF'R'F)^{2 – opțiunea „a”;}
• (RF'R'F)² U' (RF'R'F)^{2– opțiunea „b”;}
• (RF'R'F)² U² (RF'R'F)^{2– opțiunea „în”.}

B - rotirea feței superioare cu 90 de grade, B' - rotirea aceleiași fețe în sens invers acelor de ceasornic și B2 - rotație dublă.

Complexitatea etapei constă în evaluarea corectă a locației elementelor și alegerea opțiunii de rotație necesare. Poate fi dificil pentru începători să identifice imediat modelul corect și să-l potrivească cu formula corectă.

Cubul lui Rubik și copiii

Tricky puzzle este interesant nu numai pentru adulți, ci și pentru copii. Adolescenții au devenit deținătorii recordului mondial pentru rezolvarea cubului Rubik. În 2015, Colin Burns, care avea doar 15 ani la acea vreme, a asamblat jucăria în 5,2 secunde.

O jucărie simplă, dar distractivă, care a continuat să intrigă tânăra generație de peste 5 decenii. Hobby-ul copiilor se dezvoltă adesea într-o profesie. Există metode matematice pentru evaluarea soluției la problemele cubului Rubik. Această ramură a matematicii este folosită pentruelaborarea și scrierea algoritmilor de soluții pentru calculatoare automate. Roboții care caută cu adevărat modalități de a rezolva cubul și nu urmează un algoritm de mișcări precondus, rezolvă puzzle-ul în 3 secunde, de exemplu, CubeStormer 3.