Układanka, wymyślona jako wizualna pomoc dla teorii algebraicznej, niespodziewanie urzekła cały świat. Przez ponad dekadę ludzie z dala od matematyki wyższej z pasją borykali się ze złożonym i fascynującym zadaniem. Magiczna kostka to świetne narzędzie do rozwijania logicznego myślenia i pamięci. Ci, którzy najpierw zastanawiali się, jak zbudować Kostkę Rubika, diagramy i komentarze pomogą wesprzeć entuzjazm i być może odkryją świat speedcubingu.
Sekrety zespołu kostki Rubika: elementy, części, kluczowe pojęcia
Sześć aspektów układanki ma określone kolory i ich kolejność, opatentowane przez wynalazcę. Liczne podróbki często wyrażają się dokładnie w nietypowych kolorach lub w ich położeniu względem siebie. Schematy treningowe i opisy zawsze korzystają ze standardowej kolorystyki. Początkujący mogą łatwo zgubić się w objaśnieniach, jeśli użyjesz kostki o innym schemacie kolorów.
Kolory po przeciwnych stronach: biały - żółty, zielony - niebieski, czerwony - pomarańczowy.
Każda strona składa się z kilku kwadratowych elementów. Według ich liczby istnieją rodzaje kostek Rubika: 3 * 3 * 3 (pierwsza wersja klasyczna), 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, równie pomalowanych w sześciu kolorach i złożonych ze sobą. Wynalazca przez miesiąc próbował je pogrupować tak, aby twarze dużej kostki uformowały się z tego samego koloru kwadratu. Jeszcze więcej czasu zajęło opracowanie mechanizmu łączącego wszystkie elementy.
Nowoczesna kostka Rubika klasycznej konstrukcji składa się z następujących elementów:
- Centra - stałe części względem siebie, ustalone na osi obrotu sześcianu. Są one skierowane do użytkownika za pomocą tylko jednej pomalowanej strony. W rzeczywistości, sześć centrów i tworzą parę lustrzaną w schemacie kolorów.
- Żebra - ruchome części. Użytkownik widzi dwie kolorowe strony każdej krawędzi. Kombinacje kolorów są tutaj również standardem.
- Kąty - osiem ruchomych elementów znajdujących się w wierzchołkach sześcianu. Każdy z nich ma trzy kolorowe strony.
- Mechanizm mocujący jest poprzeczką trzech sztywno zamocowanych osi. Istnieje alternatywny mechanizm, podobny do kuli. Jest stosowany w szybkich lub wieloelementowych kostkach. Konstrukcja kostek o parzystej liczbie elementów na twarzach jest szczególnie skomplikowana - jest to układ połączonych ze sobą mechanizmów mechanizmów,czasami w połączeniu z poprzeczką. Istnieją mechanizmy magnetyczne dla profesjonalnych kostek prędkości.
Gra z kostką Rubika polega na tym, że za pomocą poruszającego się mechanizmu, kolorowe elementy na krawędziach zostają zmienione i próbują złożyć w oryginalnej kolejności.
Fani łamigłówek rywalizują o rozwiązanie na chwilę. Oprócz manualnej zręczności, konieczne jest zbadanie, zapamiętanie i doprowadzenie do automatyzmu setek kombinacji kolorowych elementów i działań z nimi. Ten niezwykły sport nazywa się speedkubing.
Turnieje Speedcuber odbywają się regularnie, rekordy są aktualizowane. Ciągle otwiera nowe horyzonty osiągnięć. W ramach turnieju rozgrywane są konkursy na ślepo, jedną ręką, stopami i tak dalej.
Najnowsze hobby to montowanie pasjansa (wzorów) na sześcianie.
Struktura kostki Rubika i nazwy obrotów
Aby opisać manipulację układanką, zapisz schematy decyzji, ruchy elementów względem siebie i dla wygody komunikacji powstał język rotacji. Reprezentuje napis dla każdej twarzy i sposoby jej obrotu.
Boki układanki są pisane wielkimi literami.
W rosyjskojęzycznych wytycznych dotyczących montażu kostki Rubika używane są początkowe litery z rosyjskich nazw:
- F - z "fasady";
- T - z "tyłu";
- P - z "prawej";
- L - od "lewej";
- B - z "góry";
- H - z "dołu".
Społeczność światowa używa początkowych liter od nazw twarzy w języku angielskim.
Oznaczenia WCA (World Cube Association):
- R - od prawej;
- L - od lewej;
- U - od góry;
- D - od dołu;
- F - z przodu;
- B - od tyłu.
Środkowy element nazywany jest tym samym, co powierzchnia (R, D, F itd.).
Krawędź przylega do dwóch ścian, jej nazwa składa się z dwóch liter (FR, UL i tak dalej).
Kąt, odpowiednio, jest opisany trzema literami (na przykład FRU).
Grupy elementów, które tworzą środkowe warstwy między twarzami, mają również własne nazwy:
- M (od środka) - między R i L.
- S (z pozycji stojącej) - między F a B.
- E (równikowa) - między U i D.
Obrót twarzy jest opisany literami wzywającymi twarze i dodatkowymi ikonami.
- Apostrof "" "wskazuje, że twarz lub warstwa jest obracana przeciwnie do ruchu wskazówek zegara.
- Liczba 2 oznacza powtarzający się ruch.
Możliwe działania z boku, na przykład z prawej:
- R - obrót w prawo;
- R '- obrót w lewo.
- R2 to podwójny obrót, niezależnie od tego, w jaki sposób, ponieważ krawędź ma tylko cztery możliwe pozycje.
Aby określić, w którym kierunku obrócić twarz, musisz pokazać na niej tarczę zegarka i kierować się ruchem wyimaginowanej ręki.
Obrót przeciwległych ścian "w prawo" powoduje liczenie.
Ruchy środkowych warstw są przymocowane do zewnętrznych krawędzi:
- Warstwa M obraca się w tych samych kierunkach co L.
- Warstwa S - jak F.
- Warstwa E jest podobna do D.
Kolejne ważne oznaczenie "w" - równoczesny obrót dwóch sąsiednich warstw. Na przykład Rw jest równoczesną rotacją R i M.
Zwroty całego sześcianu nazywane są przechwyceniem. Są one wykonywane w trzech płaszczyznach, to jest wzdłuż trzech osi współrzędnych: X, Y, Z.
- x i x 'są zwojami wzdłuż osi X całej kostki. Ruch pokrywa się z obrotami prawej strony.
- y i y 'są zwojami sześcianu wzdłuż osi y. Ruchy pokrywają się z obrotami górnej powierzchni.
- z i z 'to obrót sześcianu wzdłuż osi Z. Ruch ten pokrywa się z obrotem powierzchni czołowej.
- x2, y2, z2 - oznaczenia podwójnych przechwyceń wzdłuż określonej osi.
Oprócz ogólnie przyjętej notacji, podręczniki montażowe są pełne slangu, nazw technik, technik, algorytmów, wzorów i figur na kościach, które są popularne wśród speedcuberów i tak dalej. Potrzebne są również schematyczne opisy algorytmów, w których wykorzystywane są tylko strzały.Im więcej doświadczenia zdobędzie się w rozwiązywaniu łamigłówki, tym łatwiej zrozumieć opisy i wyjaśnienia, wiele rzeczy zaczyna się intuicyjnie postrzegać.
- Cap - elementy barwne zebrane po jednej stronie kostki. Montaż puzzli jest taki sam, jak montaż wszystkich sześciu czapek.
- Pas - kolorowe elementy przylegające do czapki. Czapkę można zmontować w taki sposób, że pasek składa się z oddzielnych kolorowych fragmentów, tzn. Że elementy narożne i żebrowane nie są na miejscu.
- Krzyż to figura na czapce pięciu fragmentów tego samego koloru. Montaż często rozpoczyna się od budowy krzyża. Nie ma jasnego przewodnika. Ten krok pozwala na największą swobodę działania i wymaga pewnej refleksji. Kiedy krzyż jest gotowy, pozostaje podążać za wyuczonymi algorytmami.
- Odwróć - obróć róg lub krawędź w jednym miejscu względem środka, to działanie wymaga użycia specjalnych algorytmów.
Schematy i etapy montażu łamigłówki dla początkujących
Schematy dla początkujących pomogą uczyć się i oszczędzać nerwy, zbierając beznadziejnie splątany sześcian, wyczuwają logikę ruchów i wypracowują najprostsze algorytmy.
Przed wykonaniem jakiejkolwiek czynności należy sprawdzić kostkę. Podczas zawodów w "inspekcji" przydzielane jest 15 sekund.W tym czasie musisz znaleźć przedmioty tego samego koloru, które zostaną połączone w "czapkę" na pierwszym etapie. Tradycyjnie zaczyna się od białej strony, to znaczy, że większość instrukcji zakłada, że U jest białe. Wielobarwne "chłodnice" mogą rozpocząć montaż z każdej strony, mentalnie odbudowując wszystkie gotowe algorytmy.
Kostka 2x2 Rubika
"Mini kostka" składa się z 8 elementów narożnych. W pierwszym etapie montuje się jedną warstwę czterech narożników. W drugim etapie pozostałe rogi są umieszczane na swoich miejscach, podczas gdy można je odwrócić do góry nogami, to znaczy, że elementy koloru nie będą na ich powierzchniach. Pozostaje wdrożyć je po prawej stronie.
- Algorytm "bang bang" pozwala przesuwać element narożny i prawidłowo go orientować. Jeśli wykonasz tę sekwencję czynności sześć razy z rzędu, kostka powróci do swojej pierwotnej pozycji. Tak więc, jeśli kostka jest wymieszana, należy ją zastosować od 1 do 5 razy, aby prawidłowo ustawić element. Algorytm zapisu: RUR'U '.
- Po złożeniu jednej warstwy należy obrócić kostkę 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 ściany. Sekwencja działań wygląda następująco: URU'L'UR'U'LU.
- Kiedy wszystkie kąty są na swoim miejscu, zostają odwrócone (flip) za pomocą algorytmu bang-bang. Na tym etapie ważne jest, aby nie przechwytywać kości.
Jak złożyć kostkę Rubika 3x3
- Zbuduj "biały krzyż", zbierając 4 żebra z białymi naklejkami wokół białego środka.
- Połącz centra kolorów boków R, L, U, D z odpowiednimi krawędziami "białego krzyża".
- Połóż rogi na miejscu za pomocą białych naklejek. Używając algorytmu R'D'RD, powtarzanego do pięciu razy, rogi będą się obracać we właściwej pozycji.
- Aby umieścić krawędzie środkowej warstwy na swoim miejscu, konieczne jest przechwycenie kostki - y2. Wybierz krawędź bez żółtej naklejki. Połącz go ze środkiem tego samego koloru co jedna strona. Używając formuł, przesuń krawędź do środkowej warstwy: krawędź jest opuszczona w lewo: U'L'ULUFU'F '. Krawędź jest opuszczana w prawo: URU'R'U'F'UF.Jeśli element jest na swoim miejscu, ale niepoprawnie obrócony, algorytmy te są używane ponownie, aby przenieść je do trzeciej warstwy i ponownie ustawić.
- Bez przechwytywania sześcianu, zbieraj żółty krzyż na trzeciej warstwie kapelusza, powtarzając algorytm: FRUR'U'F '.
- Wyrównaj krawędzie ostatniej warstwy z centrami bocznymi w prawidłowy sposób, tak jak w przypadku pierwszego krzyża. Dwa żebra łatwo wpadają na swoje miejsce. Pozostałe dwie będą musiały się zamieniać.Jeśli stoją naprzeciw siebie: RUR'URU2R '. Jeśli na sąsiednich stronach: RUR'URU2R'U.
- Ułóż narożniki ostatniej twarzy we właściwej pozycji. Jeśli żadna z nich nie jest we właściwym miejscu, zastosuj formułę URU'L'UR'U'L. Jeden z elementów wzrośnie poprawnie. Aby przechwycić sześcian pod tym kątem do siebie, będzie on górny prawy na przedniej krawędzi. Przenieś pozostałe kąty w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara URU'L'UR'U'L lub, przeciwnie, U'L'URU'LUR '. Na tym etapie wszystkie zebrane obszary zostaną odbudowane, wydaje się, że coś poszło nie tak. Ważne jest, aby kostka nie przewracała się, a środek F nie był przesuwany względem użytkownika. Połączenie ruchów należy powtarzać do 5 razy.
- Może być konieczne rozwinięcie elementów narożnych poprzez prawidłowe wyrównanie kolorowych fragmentów z innymi krawędziami. Aby je rozwinąć (przerzucić), użyj pierwszej formuły: R'D'RD. Ważne jest, aby nie przechwytywać kostki, aby F i U się nie zmieniły.
Kostka Rubika 4x4
Układanki z więcej niż trzema elementami na krawędzi obejmują dużo większą liczbę kombinacji.
Warianty "parzyste" są szczególnie skomplikowane, ponieważ nie ma w nich sztywno ustalonego środka, który pomaga nawigować klasyczną układankę.
Dla 4 * 4 * 4 około 7,4 * 1045 pozycji elementów są możliwe. Dlatego została nazwana "Zemsta Rubika" lub Master Cube.
Dodatkowe oznaczenia warstw wewnętrznych:
- f - przód wewnętrzny;
- b - wewnętrzny tył;
- r - wewnętrzne prawo;
- l - wewnętrzna lewa.
Opcje montażu: w warstwach, od rogów lub rzutowania do widoku 3 * 3 * 3. Ta ostatnia metoda jest najbardziej popularna. Najpierw na każdej twarzy montowane są cztery centralne elementy. Następnie pary krawędzi są dopasowane, a na końcu ustawione są rogi.
- Gromadząc elementy centralne, musimy pamiętać, które kolory są przeciwstawne parami. Algorytm wymiany elementów ze środkowej czwórki: (Rr) U (Rr) "U (Rr) U2 (Rr)" U2.
- Podczas składania krawędzi obracają się tylko zewnętrzne krawędzie. Algorytmy: (Ll) "U 'R U (LI); (Ll) "U" R2 U (LI); (Ll) "U 'R' U (LI); (Rr) U L U '(Rr) "; (Rr) U L2 U '(Rr) "; (Rr) U L 'U' (Rr) ". W większości przypadków krawędzie można zbierać intuicyjnie. Gdy pozostają tylko dwa elementy krawędzi: (Dd) R F 'U R' F (Dd) '- aby ustawić je obok siebie, U F' L F 'L' F U '- aby zamienić miejscami.
- Następnie zastosuj formułę kostki 3 * 3 * 3 dla permutacji i obrotu narożników.
Trudne przypadki wymagające specjalnego rozwiązania to parytety. Ich formuły nie rozwiązują problemu, ale wybijają elementy z martwej sytuacji, przynosząc układankę do postaci, którą można rozwiązać za pomocą standardowych algorytmów.
- Dwa sąsiednie elementy brzegowe w niewłaściwej orientacji: r2 B2 U2 l U2 r 'U2 r U2 F2 r F2 l' B2 r2.
- Kontrastujące pary elementów brzegowych w niewłaściwej orientacji: r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2.
- Pary elementów brzegowych pod kątem względem siebie w niewłaściwej orientacji: F 'U' F r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2 F 'U F.
- Kąty ostatniej warstwy są nie na miejscu: r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2.
Szybka budowa puzzle 5x5
Zgromadzenie ma przynieść klasyczną formę. Najpierw na każdej nakładce i trzech elementach żebrowych składa się 9 centralnych fragmentów. Ostatnim etapem jest umieszczenie narożników.
Dodatkowe oznaczenia:
- u jest wewnętrzną górną granicą;
- d - wewnętrzna dolna granica;
- e - wewnętrzna krawędź między górnym a dolnym;
- (dwie ściany w nawiasach) - jednoczesny obrót.
Montaż centralnych elementów jest prostszy niż w poprzednim przypadku, ponieważ istnieją sztywno ustalone pary kolorów.
- Na pierwszym etapie mogą wystąpić trudności, jeśli zachodzi potrzeba zamiany elementów na sąsiednie ściany. Jeżeli są oddzielone pojedynczym elementem krawędziowym: (Rr) U (Rr) "U (Rr) U2 (Rr)". Jeżeli znajdują się one na wewnętrznych środkowych warstwach: (Rr) "F" (LI) '(Rr) U (Rr) U' (LI) (Rr) '.
- Kombinacja elementów żebra jest intuicyjnie czysta, nie wpływa na zebrane centra: (LI) 'U L' U '(LI); (Ll) "U L2 U" (LI); (Rr) U 'R U (Rr) "; (Rr) U 'R2 U (Rr) ". Trudność stanowi jedynie złożenie dwóch ostatnich krawędzi.
Formuły dla parytetów:
- zamieniają elementy w warstwach u i d na krawędziach jednej powierzchni: (Dd) R F 'U R' F (Dd) ";
- zamieniać elementy brzegowe znajdujące się w środkowej warstwie na jednej powierzchni: (Uu) 2 (Rr) 2 F2 u2 F2 (Rr) 2 (Uu) 2;
- rozwinąć te elementy w ich miejscach, to jest, flip: e R F 'U R' F e ';
- rozmieścić środkowy element żebra w miejscu: (Rr) 2 B2 U2 (Ll) U2 (Rr) 'U2 (Rr) U2 F2 (Rr) F2 (LI)' B2 (Rr) 2;
- zamienia elementy w warstwie bocznej na jednej powierzchni: (LI) "U2 (LI)" U2 F2 (LI) 'F2 (Rr) U2 (Rr) "U2 (LI) 2;
- odwróć w tym samym czasie trzy elementy żebra: F 'L' F U 'lub U F' L.
Ostatnim zadaniem jest ułożenie kątów zgodnie z zasadą klasycznego sześcianu.
Najszybszy sposób. Metoda Jessica Friedrich
Ci, którzy już nauczyli się rozwiązywać łamigłówki w ciągu 1-2 minut, to znaczy mogą bardzo szybko złożyć kostkę Rubika, podejść do zupełnie nowego zrozumienia problemu. Przyspieszenie mechaniczne na pewnym etapie staje się niemożliwe. Aby skrócić czas wyszukiwania rozwiązań, potrzebne są specjalne algorytmy i techniki.
Warstwowe składanie klasycznej wersji w celu przyspieszenia procesu sprowadza się do czterech zadań:
- początkowy krzyż na jednej czapce;
- jednoczesny montaż pierwszej i drugiej warstwy;
- ostatnia czapka;
- pas trzeciej warstwy.
Trudność polega na tym, że musisz nauczyć się i zachować w głowie 119 wzorów opracowanych przez autora metody, Jessikę Friedrich. Grupy algorytmów F2L, OLL, PLL dla każdego etapu opisują wszystkie możliwe kombinacje rozmieszczenia elementów, zwojów i permutacji niezbędnych do pracy z parami krawędziowymi.
Metoda pozwala rozwiązać zagadkę w mniej niż 20 sekund.
Jak złożyć kostkę Rubika z zamkniętymi oczami
Opracowano specjalne techniki ułatwiające to zadanie. Jednym z najpopularniejszych w środowisku speedcuberów jest stara metoda Pochmana.
Montaż nie odbywa się warstwowo, ale według grup elementów: najpierw wszystkie krawędzie, a następnie narożniki.
Edge RU - bufor. Przy użyciu specjalnych algorytmów kostka zajmująca tę pozycję zostaje przeniesiona na swoje miejsce. Element, który zastąpił go w pozycji RU, jest ponownie przesuwany i tak dalej, aż wszystkie krawędzie znajdą się na swoim miejscu. To samo dzieje się z rogami. Szczególną cechą ślepo złożonych algorytmów jest to, że pozwalają one poruszać elementem bez mieszania reszty.
W procesie ślepego montażu kostka nie jest odwracana, aby się nie pomylić.
Przed rozpoczęciem montażu kostka jest "zapamiętywana". Psychicznie tworzy łańcuch, przez który przesuwają się elementy. Każdej etykiecie przypisana jest litera alfabetu. Dla krawędzi i narożników speedcuber tworzy oddzielne alfabety. Kostka mieszana Rubika zapamiętana jest jako ciąg liter. Górna naklejka na kostce buforowej to pierwsza litera, naklejka, która zajmuje należne jej miejsce - druga i tak dalej.Dla uproszczenia słowa składają się z sekwencji liter, a zdania składają się ze słów.
Kto posiada rekord najszybszego zestawu kostek Rubika
Australijczyk Felix Zemdegs dwukrotnie zaktualizował światowy rekord w montażu klasycznego kostki Rubika w 2018 roku. Na początku roku najlepszy czas został zarejestrowany w 4,6 sekundy, w maju zagadka została rozwiązana w 4, 22 sekundy.
22-letni zawodnik ma kilka aktualnych rekordów 2015 - 2017:
- 4x4x4 - 19,36 sekundy;
- 5 x 5 x 5 - 38,52 sekundy;
- 6 x 6 x 6-1: 20,03 minut;
- 7x7x7 - 2: 06.73 minut;
- megaminx - 34,60 sekundy;
- jedna ręka - 6,88 sekundy.
Zapis robota, zapisany w Księdze Rekordów Guinessa, wynosi 0,637 sekundy. Istnieje już poprawny model, który może złożyć kostkę w 0.38 sekundy. Jego twórcami są Amerykanie Ben Katz i Jared Di Carlo.
