Собирание кубика рубика 3х3 для начинающих. Невозможное возможно, или как собрать основные модели кубика рубика
Который вы разобрали и желаете собрать. Собирать кубик вы будете по методике Михаила Ростовикова . Эта методика содержит в себе 15 формул-алгоритмов, взятых из методики скоростной сборки . Эти формулы рассчитаны на сборку 3-го (последнего) слоя. Методика более продвинутая, чем самые базовые варианты, и изучив этот метод — можно быстро перейти на скоростной метод Джессики Фридрих.
Цель сборки (решить головоломку)
Прежде чем начать собирать кубик, очень внимательно прочтите этот материал. От того, как вы его поймете будет зависеть дальнейшее обучение.
Как устроен кубик?
Кубик устроен очень хитро и на первый взгляд кажется, что все его частички как-то друг с другом скреплены. Но это не совсем так. Закреплены только центральные элементы каждой стороны, на них держатся боковые элементы (кубики), а на боковых элементах держатся угловые кубики, причем угловые и боковые элементы ни с чем не соединены.
Центральные элементы (6 штук)
— элементы, стоящие в середине каждой из 6 граней. Заметьте, что как ни вращать кубик, они никогда не меняют своего положения относительно других центральных элементов. Центральный элемент определяет цвет стороны кубика
, потому что он не перемещается. Если центральный элемент, желтый — то на этой грани кубика будет именно желтая сторона. Точно так же и для всех остальных цветов. Когда я в объяснениях буду говорить «держите кубик желтой стороной кверху», а она у вас еще не будет собрана, значит, надо держать кубик желтым центром вверх
.
Угловые элементы (8 штук)
— элементы, стоящие на углах кубика. Имеют три грани, каждая гран своего цвета, они всегда остаются угловыми элементами независимо от вращений.
Боковые (реберные, сторонние) элементы (12 штук)
— элементы, стоящие на стороне ребра кубика. Имеют два цвета и всегда остаются боковыми элементами (кубиками). Вы никак не сможете поставить угловой кубик на место бокового или наоборот. Некоторые иногда пытаются так делать…
Также заметьте, что все наклейки, находящиеся на поверхности кубика, всегда остаются на поверхности. Внутрь кубика никакой цвет никогда не уходит! Цвета на любом взятом элементе всегда остаются на своем элементе. Элемент нельзя никак «расщепить» на составляющие. Разве что молотком…
Понятие формулы, алгоритма или последовательности
Алгоритмом называют какую-либо последовательность вращений, при выполнении которой в позиции на кубике что-то меняется. Если проделывать один и тот же алгоритм несколько раз, то через некоторое количество повторов кубик вернется в исходное состояние.
Примеры алгоритмов (формул вращений):
П В П’ В’
Л В Л В2
Ф’ П В П’
Не обращайте внимание, что вы пока ничего не понимаете в этих записях. Как расшифровывать алгоритмы — объясню подробнее чуть ниже. Разговор сейчас про алгоритмы, которые могут быть и длиннее (например 15-16 ходов), а могут быть и коротким, даже одно движение какой-нибудь грани — это тоже алгоритм.
Что такое «послойная методика сборки»?
Это такая методика, где процесс решения кубика разделяется на 3 основные части : первый слой, второй слой и третий слой.
Вид «кубика Рубика» с собранным первым слоем.
Вид «кубика Рубика» с собранными первым и вторым слоем.
Вид «кубика Рубика» с собранными тремя слоями — то есть головоломка решена, кубик собран.
Начальная сторона — сторона с которой начинается решение. Это та сторона, которая собрана целиком, когда решен первый слой. На рисунке, где собран 1-ый слой, она белая.
Конечная сторона — сторона, противоположная начальной — в нашем случае желтая.
Ну вот, основные понятия вы уже знаете. Сейчас самое время понять, как читать язык вращений «кубика Рубика». Это важно, так как без этого вы ничего не поймете в записях.
Как читать формулы языка вращений «кубика Рубика»?
Язык вращений необходим для того, чтобы сформулировать на бумаге движения граней кубика, и одновременно сделать запись как можно более краткой и четкой. Язык устроен очень просто и через три минуты вы уже будете уметь «читать» на нем написанные алгоритмы и выполнять их.
Возьмите кубик в руку и держите его перед собой. Посмотрите на него
, подмигните ему и скажите «-Привет кубик Рубика! Я тебя соберууу!». Так вот, у «кубика Рубика» есть шесть сторон, эти стороны кодируются одной буквой.
Стороны «кубика Рубика» в русской и английской нотации
Поворот стороны по часовой стрелке
шифруется просто как буква, обозначающая эту сторону.
П – поворот правой грани кубика Рубика по часовой стрелке. В – поворот верхней грани по часовой стрелке. Л – левой грани. Н – поворот по часовой стрелке нижней грани кубика, если бы вы смотрели на кубик снизу. З – поворот задней грани «кубика Рубика» по часовой стрелке, если бы вы смотрели на кубик сзади. Не запутайтесь!
Направление вращения для любой стороны «кубика Рубика», определяется так, если бы вы смотрели на нужную сторону «в лицо»
Поворот стороны против часовой стрелки
шифруется как буква, обозначающая эту сторону и штрих.
П’ — поворот правой грани кубика против часовой стрелки. В’ – поворот верхней грани против часовой стрелки. Л’ – левой грани и т.д.
Поворот грани на 180 градусов
— это поворот два раза по часовой стрелке или два раза против часовой (что одно и тоже) – шифруется как буква, обозначающая сторону и цифра два.
П2 – поворот на 180 градусов правой стороны, В2 – поворот на 180 градусов верхней стороны, Н2 – поворот на 180 градусов нижней грани.
Не ясно? Красивые картинки, для пояснения
П
поворот правой стороны «кубика Рубика» по часовой стрелке.
Это был короткий алгоритм, а вот при выполнении длинного алгоритма (длинной формулы) главное помнить, где расположена каждая грань во время выполнения последовательности. Можно очень быстро запутаться, поэтому, вот вам наверно самое главное правило при сборке кубика Рубика:
При выполнении алгоритмов — не вертите кубик в руках, держите его прямо перед собой
Одна тонкость - между цветами сторон и буквой, обозначающей сторону, никакой связи нет. Если вы держите к себе кубик зеленым боком, значит зеленая сторона в данный момент и есть фронтальная. В следующий раз вам нужно применить другой алгоритм, и вы повернули кубик белым боком, то уже белая сторона станет фронтальной.
Это все, теперь мы можем перейти к сборки кубика Рубика.
Всем привет!
Сегодня наша статья посвящена всем любителям головоломок. Решение задач, кроссвордов, ребусов, загадок и пр. всегда привлекало людей от мала до велика. И это не только забавное времяпрепровождение, но и польза для ума, развития логического мышления.
Головоломки бывают как нарисованные в каком-либо издании, так и сделанные в виде предметов, часто игрушек. Одной из таких является знаменитый в 20 веке Кубик Рубика.
Наверняка еще остались поклонники этой головоломки. А может, кто, прочитав эту статью и сам захочет познакомиться с этой уже можно сказать старинной игрушкой-головоломкой.
Ку́бик Ру́бика (иногда ошибочно - кубик-рубик; первоначально был известен как «магический кубик», венг. bűvös kocka) - механическая головоломка, изобретённая в 1974 году (и запатентованная в 1975 году) венгерским скульптором и преподавателем архитектуры Эрнё Рубиком. Из Википедии .
В середине 70-х годов прошлого века венгерский преподаватель Эрне Рубик, что-бы как-то помочь усвоить своим студентам некоторые математические особенности и понять трехмерные объекты более наглядно, смастерил несколько деревянных кубиков и раскрасил их в шесть цветов.
Потом оказалось, что сложить из них целый куб с одинаковыми по цвету сторонами, задача довольно сложная. Эрне Рубик бился месяц, пока не достиг результата. И вот, 30 января 1975 года он получил патент на свое изобретение под названием «Магический кубик».
Однако это название сохранилось только в немецком, португальском, китайском и, естественно, венгерском языках. Во всех остальных странах, в том числе и у нас, его называют Кубик Рубика.
В свое время эта головоломка была хитом продаж. По всему миру было продано в 80-90 гг. только, более 350 млн. штук
Что такое кубик Рубика
Что же представляет из себя эта головоломка. Внешне это пластмассовый куб. Сейчас он выходит в различных размерах, причем популярным считается 4х4х4. Первоначально же он был изготовлен в формате 3х3х3. Это куб (3х3х3) выглядит как 26 маленьких кубиков с 54 цветными гранями, которые и составляют один большой куб.
Грани куба вращаются вокруг его трех внутренних осей. Поворотами граней цветные квадраты переупорядочиваются множеством самых различных способов. Задача – собрать цвета всех граней одинаково.
Различных комбинаций очень много. Для примера, кубик размером 3х3х3 имеет следующее число комбинаций:
(8! × 38−1) × (12! × 212−1)/2 = 43 252 003 274 489 856 000.
Как только эта головоломка завоевала популярность, математики всего мира, да и не только, поставили целью найти такое количество комбинаций, которое было бы наименьшим при его сборке.
В 2010 году несколько математиков из разных уголков планеты доказали, что каждая конфигурация этой головоломки, может быть решена не более чем за 20 ходов. За ход считается любой поворот грани.
Любители кубика не просто собирали его, а стали устраивать соревнования по скоростному сбору головоломки. Таких людей стали называть спидкуберами. Результат засчитывается не по единичной сборке, а как среднее время из пяти попыток.
Кстати, вместе с популярность, как это и бывает, появились и противники, которые доказывали (даже на примерах), что сборка кубика, особенно скоростная влечет за собой вывихи кистей рук.
Но, как бы то ни было, а кубик не только не отвращал от себя, а притягивал все больше и больше людей. А соревнования проходили как в отдельном городе, так и в стране, и международные. Так, например, на чемпионате Европы в 2012 году победил участник из России. Среднее время сборки у него составило 8,89 сек.
Кубик стал настолько популярным, что стали появляться, другие его модификации по форме. Например, змейка, пирамидка, различные тетраэдры и пр.
Как собрать кубик 3х3, схема с картинками для начинающих
И так. Приступим к простому варианту сборки кубика размером 3х3х3. Он состоит из семи этапов. Но сперва о некоторых понятиях и обозначениях, которые встречаются на схемах.
Ф, Т, П, Л, В, Н – обозначения сторон кубика: фасад, тыл, правая, левая, верх, низ. При этом какая из сторон фасад, тыл и т.д. зависит от вас и от схемы, на которой нанесены эти обозначения.
Обозначения Ф’, Т’, П’, Л’, В’, Н’ говорят о повороте граней на 90° против часовой стрелки.
Обозначения Ф 2 , П 2 и т. д. говорят о двойном повороте грани: Ф 2 = ФФ, что значит два раза повернуть фасадную грань.
Обозначение С – поворот среднего слоя. При этом: С П - со стороны правой грани, С Н - со стороны нижней, С’Л - со стороны левой, против часовой стрелки и т. д.
Например, такая запись (Ф’ П’) Н 2 (ПФ) означает, что необходимо вначале повернуть фасадную грань против часовой стрелки на 90°, потом так же правую грань. Далее, нижнюю грань повернуть дважды – это на 180°. Потом повернуть правую грань на 90° по часовой стрелке, и так же повернуть фасадную грань на 90° по часовой стрелке.
На схемах это обозначается так:
Итак, начнем этапы сборки.
На первом этапе необходимо будет собрать крест первого слоя.
Нужный кубик опускаем вниз, поворачивая соответствующую боковую грань (П, Т, Л) и выводим его на фасадную грань поворотом Н, Н’ или Н 2 . Заканчиваем все обратным поворотом той же боковой грани
На схеме это выглядит так:
На втором этапе расставляем угловые кубики первого слоя
Здесь нам необходимо найти необходимый угловой кубик, который имеет цвета граней Ф, В, Л. Способом аналогичным для первого этапа, выводим его в левый угол выбранной фасадной грани.
На схеме точками показано то место, на которое необходимо поставить нужный кубик. Для остальных трех угловых кубиков повторяем ту же операцию.
В результате получим следующий рисунок:
На третьем этапе будем собирать второй слой.
Находим нужный кубик и первоначально выводим его вниз на фасадную грань. Если он располагается внизу, то делаем это поворачивая нижнюю грань до совпадения с цветом фасада.
Если же он расположен в среднем поясе, тогда опускаем его вниз, используя формулу а) или б). Далее, совмещаем по цвету с цветом фасадной грани и вновь проделать а) или б). В результате у нас будет собрано уже два слоя.
Переходим к четвертому этапу. Здесь мы соберем третий слой и крест.
Что нужно сделать здесь. Перемещаем бортовые кубики одной грани, которые не нарушают уже собранного порядка в слоях. Далее, выбираем другую грань и повторяем процесс.
Таким образом, мы поставим на место все четыре кубика. В результате все находится на своих местах, но два, или даже все четыре могут быть ориентированы неправильно.
Прежде всего надо увидеть, какие кубики, сидящие на своих местах неправильно ориентированы. Если ни одного или один, тогда поворачиваем верхнюю грань так, чтобы находящиеся на соседних гранях кубики встали на свои места.
Здесь применим такие повороты фв+пв, пв+тв, тв+лв, лв+фв. Далее, ориентируем кубик как на рисунке и уже применяем написанную там же формулу.
Переходим к пятому этапу. Здесь мы разворачиваем боковые кубики третьего слоя.
Кубик, который будем разворачивать должен располагаться на правой грани. На рисунке он помечен стрелками. Точками там же, помечены все возможные случаи, когда кубики могут быть ориентированы неправильно (рисунки а, б и в).
Рисунок а). Здесь надо будет произвести поворот В’, чтобы вывести второй кубик на правую грань. Далее, закончить поворотом В, который вернёт верхнюю грань в исходное положение.
Рисунок б). Здесь делаем как и в случае а), только поворачиваем В 2 и завершаем так же В 2
Рисунок в). поворот В выполняем три раза после переворота каждого кубика, после чего заканчиваем также поворотом В.
Приступаем к шестому этапу, расстанавливаем угловые кубики третьего слоя.
Здесь должно быть просто. Углы последней грани ставим по следующей схеме:
Вначале прямой поворот, которым переставляем три угловых кубика по часовой стрелке. Затем обратный, которым переставляем три кубика уже против часовой стрелки.
Ну и, наконец, последний этап, в ходе которого ориентируем угловые кубики.
На этом этапе многократно повторяется последовательность поворотов ПФ’П’Ф.
На приведенном рисунке так же показаны четыре варианта, когда кубики могут быть неправильно ориентированы. Они помечены точками.
Рисунок а) делаем вначале поворот В и заканчиваем поворотом В’,
Рисунок б) здесь и начинаем с В 2 , и заканчиваем им.
Рисунок в) поворот В надо выполнить после того, как развернем каждый кубик правильно, а затем делаем поворот В2,
Рисунок г) совершаем сперва поворот В, который также выполняется после того, как правильно ориентируем каждый кубик. Заканчиваем тоже поворотом В.
В результате всё собрано
Схема сборки для детей
Эта схема так же разделена на несколько этапов.
- Начинается сборка с креста на верхней стороне. Собрать его практически несложно. Причем, на расположение цветов других сторон кубика можно не обращать внимание, но только пока.
Обычно советуют начинать сборку с желтого цвета. Но вы можете выбрать любой.
- Продолжаем собирать крест. Здесь необходимо учесть, что все верхние элементы сопряжённых сторон должны иметь тот же цвет, что и центральные элементы, расположенные на тех же самых гранях. Если где-то что-то не совпало, пробуем идти по такому алгоритму:
А. если по цвету не совпали две соседние стороны: П, В, П’, В, П, В 2 , П’, В
Б. если отличаются противоположные стороны: Ф 2 , З 2 , Н 2 , Ф 2 , З 2
- На этом этапе расставляем угловые кубики. Таким образом, мы соберем полностью одну сторону. Осмотрим эти угловые кубики и увидим, что кубики того цвета, который мы выбрали за основу, в частности желтого находятся в трех вариантах: сверху, слева или справа. Для каждого применяем соответствующую комбинацию:
Для того, что сверху – П, В 2 , П’, В’, П, В, П’
Для того что слева – Ф’, В’, Ф
Для того, что справа – П, В, П’
В результате получим одну полностью собранную сторону, а верхние слои смежных сторон и их центр имеют одинаковый цвет.
- Теперь нам предстоит собрать второй слой. Для этого поворачиваем собранную сторону наверх. Далее крутим нижнюю грань так, чтобы цвет бокового элемента совпал с цветом стороны, образуя букву «Т». Для того, чтобы переместить боковой кубик с нижнего слоя на средний и при этом его два цвета должны совпасть с цветами соседних сторон, необходимо выполнить следующее:
А. Повернуть влево кубик — Н, Л, Н’, Л’, Н’, Ф’, Н, Ф
Б. Переместить вправо кубик — Н’, П’, Н, П, Н, Ф, Н’, Ф’
- Собираем третий слой. Начнем с того, что повернем кубик несобранной стороной вверх. Если выбранный цвет был желтым, то теперь наверх мы должны сделать белый. Теперь собираем по этим формулам кубики белого цвета:
А. Белый кубик в центре + два противоположные боковые – Ф, П, В, П’, В’, Ф’,
Б. Белый кубик в центре + два прилежащие боковые – Ф, В, П, В’, П’, Ф
В. Только один белый кубик в центре – применяем любую комбинацию, или А, или Б
- Собираем оставшийся слой полностью. Ниже показана схема сборки при двух возможных вариантах. Если у вас не получилось ни одного из перечисленного, воспользуйтесь любым.
А. Цвета совпадают при перестановке против часовой стрелки – П, В, П’, В, П, В 2 , П’,
Б. Цвета совпадают при перестановке по часовой стрелке – П, В 2 , П’, В’, П, В’, П’,
- На этом этапе расставляем угловые кубики. Сделать это будет несколько сложнее. Однако попрактиковаться, и все получится.
А. Боковой кубик с цветом верхней грани находится на фронтальной стороне –
П’, Ф’, Л, Ф, П, Ф’, Л’, Ф
Б. Боковой кубик с цветом верхней грани находится на боковой стороне –
Ф’, Л, Ф, П’, Ф’, Л’, Ф, П
- Последнее. Здесь необходимо правильно развернуть углы. Нам понадобятся опять-таки два варианта:
А. По часовой стрелке – П 2 , В 2 ’, П, Ф, П’, В 2 ’, П, Ф’, П
Б. Против часовой стрелки — П’, Ф, П’, В 2 ’, П, Ф’, П’, В 2 ’, П 2
При необходимости поменять угловые кубики крест-накрест или же углы, которые находятся противоположно, можно использовать любой из этих двух вариантов.
В результате головоломка будет собрана полностью.
Видео мастер класс по кубику
И напоследок небольшое видео
В 1975 году скульптор Эрне Рубик запатентовал свое изобретение под названием "Магический куб". Уже более 40 лет все права на головоломку принадлежат компании близкого друга изобретателя - Тома Кренера - под названием Seven Towns Ltd. Английская фирма контролирует производство и продажу кубика по всему миру. В Венгрии, Германии, Португалии и сохранила свое первоначальное название, в других странах игрушку называют кубиком Рубика.
Разновидности головоломки
Классический кубик Рубика имеет размеры 3 на 3 квадрата. Со временем придумали огромное количество форм и размеров для игрушки. Никого уже не удивить головоломкой в виде пирамиды или размером кубика 17х17. Однако человечество никогда не останавливается на достигнутом.
Очевидно, что не существует схемы сборки для начинающих этого кубика. Процесс сборки и решения головоломки может занять годы. В последнее время интерес к кубику растет не только в Азии и Европе, но и там, где игрушка была не очень популярна, например, в США. Один из поклонников кубика Рубика снял на видео сборку головоломки 17 на 17. Общая длина ролика 7,5 часов, съемки проводились в течение недели.
Растущий спрос рождает предложение. Иногда продаваемые модели невероятны и не всегда понятно, как же они будут выглядеть в собранном виде. В каждой стране есть свои любимые разновидности игрушки.
Что такое спидкубинг?
Поклонники игры устраивают настоящие соревнования по скорости сборки кубика. В продаже имеются специальные "скоростные" головоломки. Механизм вращения таких кубиков Рубика очень качественный, а повороты граней и рядов можно совершать движением одного пальца.
World Cube Association (WCA) - это некоммерческая организация, поддерживающая движение спидкубинга. WCA регулярно устраивает соревнования по всему миру. Практически во всех странах есть представители организации. Стать участником мероприятия по спидкубингу может любой, нужно лишь зарегистрироваться на сайте и уложиться в норматив по сборке. Самая популярная дисциплина на таких соревнованиях - это скоростная сборка кубика Рубика 3х3. Норматив для участия составляет 3 минуты, но даже если человек не сможет решить задачу за отведенное время, его все равно допустят до мероприятия. Записаться можно на любую дисциплину, но приходить нужно со своей головоломкой.
Рекорд сборки кубика Рубика 3х3 принадлежит роботу Sub1, созданному инженером Альбертом Биром. Машина способна решить головоломку за доли секунды, тогда как человеку потребуется на это 4,7 секунды (достижение Матса Валка 2016 года). Как видно, участникам движения спидкубинга есть на кого равняться.
Какие существуют алгоритмы сборки кубика Рубика 3х3?
Существует множество способов решить известную головоломку. Разработаны варианты схем сборки кубика Рубика 3х3 как для начинающих, так и для продвинутых людей с усложненными схемами: 4х4, 6х6 и даже 17х17.
Вариант головоломки 3х3 считается любимой классикой у большинства поклонников. Поэтому инструкций как собрать кубик Рубика 3х3 гораздо больше, чем каких - либо еще.
Как должна выглядеть головоломка?
Собрать игрушку по схеме можно лишь из заранее подготовленной позиции. Если узоры на гранях кубика расположены неправильно, то решить его через алгоритм сборки кубика рубика 3х3 для начинающих не получиться. Существует набор таких позиций для разных вариантов решения.
На рисунке изображен или просто "крест" - отправная точка самого простого способа собрать кубик Рубика 3х3. Рекомендуется разобрать и сложить игрушку правильно.
Обозначения схем и способы вращения кубика
Прежде, чем приступить к разборке формул кубика Рубика 3х3, стоит выучить обозначения используемые в спидкубинге. Все движения головоломки обозначаются заглавными буквами. Отсутствие апострофа над символом означает то, что вращение осуществляется по часовой стрелке, если знак есть, то вращать следует в обратном направлении.
Общепринятыми считаются первые буквы английских (или русских) слов обозначающих движения:
- front - F или Ф - вращение фронтальной стороны;
- back - B или Т - вращение задней стороны;
- left - L или Л - вращение левого ряда;
- right - R или П - вращение правого ряда;
- up - U или В - вращение верхнего ряда;
- down -D или Н - вращение нижнего ряда.
Также могут использоваться указатели для изменения положения кубика в пространства - движения перехвата. Здесь тоже все просто, из школьного курса геометрии всем известны оси координат X, Y и Z. Движение X означает, что кубик необходимо повернуть гранью F на место грани U, при сдвиге Y - F становиться на место L, а при вращении Z - F перемещается на R.
Следующая группа обозначений используется редко, ее применяют при составлении схем узоров:
- M - поворот среднего ряда, между правым (R/П) и левым (L/Л);
- S - поворот среднего ряда, между фронтальным (F/Ф) и тыльным (B/Т);
- E - поворот среднего ряда, между верхним (U/В) и нижним (D/Н).
Зачем собирают узоры на гранях кубика?
На встречах по спидкубингу соревнуются не только в решении головоломки, но и в умении составлять различные узоры на кубике Рубика 3х3. Делают это для того, чтобы быстро и просто собирать кубик в нужную позицию.
Существует огромное количество схем по сборке самых разных узоров: "точки", "шахматы", "точки с шахматами", "зигзаг", "мезон", "кубик в кубе в кубе" и многие другие. Только для классической головоломки их существует более 46. Мастера спидкубинга считают зазорным разбирать игрушку. Также составление узоров на кубике Рубика 3х3 - это прекрасный способ тренировки и улучшения навыков.
На рисунке изображены варианты различных узоров головоломки. Далее приведены еще несколько формул для сборки самых интересных рисунков из позиции крест:
- шахматы - M 2 E 2 S 2 ;
- зигзаг - (ПЛФТ) 3;
- четыре z - (ПЛФТ) 3 В 2 Н 2 ;
- крест Пламмера - ТФ 2 Н"П 2 ФНТ"ФН"ВФ"Н"Л 2 ФН 2 В";
- кубик в кубе в кубе - В"Л 2 Ф 2 Н"Л"НВ 2 ПВ"П"В 2 П 2 ПФ"Л"ВП".
Алгоритм сборки кубика Рубика 3х3 для начинающих
Хотя способов решения головоломки множество, простые и понятные схемы для новичков найти не так просто. С каждым пройденным этапом сборки, формулы кубика Рубика 3х3 становятся сложнее. Нужно не только правильно изменить узор, но и сохранить то, что сделано до этого. Ниже будет приведен один из вариантов, как легко собрать кубик Рубика 3х3.
Условно весь процесс можно разбить на следующие этапы:
- Сборка креста в верхней грани кубика.
- Правильное составление всей верхней грани.
- Работа над средним слоев.
- Правильная сборка ребер последнего ряда.
- Сборка креста нижней грани.
- Правильное ориентирование углов последней грани кубика.
Решение головоломки - подготовительная работа
Первый этап самый легкий. Новички могут попробовать свои силы и потренироваться в составлении узоров кубика по имеющимся инструкциям, но этот процесс займет много времени.
Нужно выбрать верхнюю грань и цвет, который будет собираться первым. Алгоритм сборки кубика Рубика 3х3 для начинающих разработан с позиции "крест". Сделать его несложно, необходимо выбрать центральный цвет, найти 4 реберных элемента того же оттенка и поднять их на выбранную грань. Цветная стрелочка на картинке указывает на искомую часть. Варианты расположения нужного элемента могут быть разными, в зависимости от этого описаны 2 последовательности действий А и Б. Трудность заключается в том, чтобы продолжить крест по боковым сторонам кубика. Более внимательно рассмотреть конечный вид этапа можно на изображении, размещенном выше.
Решение головоломки - работа над средним рядом
На этом этапе схемы сборки кубика Рубика 3х3 для начинающих необходимо найти и собрать угловые элементы верхней грани. В конечном результате должна быть полностью решена грань с крестом и верхний ряд головоломки.
На изображении приведены три случая возможного узора граней. Выбирая один из способов А, Б или В необходимо собрать все 4 угла кубика. Запоминая алгоритмы вращения и отрабатывая их, приобретаются навыки и мастерство сборки головоломки. Рассматривать формулы и представлять процесс - бессмысленно, гораздо проще взять кубик и попробовать все способы на практике.
Третий этап кажется простым, но это только видимость. Для его решения описаны две ситуации узоров и соответственно составлены две формулы вращения. Применяя их, стоит помнить о сохранении ранее достигнутых результатов. Мастера постоянно держат в памяти 3-4 последних вращений, чтобы в случае неудачи вернуть кубик к первоначальному состоянию.
Для решения головоломки ее нужно вращать по оси координат в поиске необходимых элементов и работы с ними. Такие движения редко отображаются в формулах, только в особых случаях. Рекомендуется начать сборку реберных граней с элементов нижних рядов, после таких вращений все нужные кубики спустятся из среднего в нижний ряд.
Решение головоломки - составление второго креста
На четвертом этапе игрушку переворачивают "вверх тормашками". Решение последней грани - самая сложная часть алгоритма сборки кубика Рубика 3х3 для начинающих. Формулы вращений длинные и сложные, их выполнение потребует особой внимательности. Цель действий - расположить реберные элементы на своих места для дальнейшего составления креста. Ориентация реберных частей может быть неправильной. Формула движений кубика всего одна и применять ее следует пока не будет достигнута цель этапа.
Вращения пятого этапа направлены на разворот элементов правильной стороной. Его особенность заключается в том, что применяется одна и та же формула вращения для всех трех узоров на рисунке, разница лишь в ориентации самого кубика.
Формулы для движений 5 этапа выглядят следующим образом:
- (ПС Н) 4 В (ПС Н) 4 В" - вариант «А»;
- (ПС Н) 4 В" (ПС Н) 4 В - вариант «Б»;
- (ПС Н) 4 В 2 (ПС Н) 4 В 2 - вариант «В».
С Н - это поворот среднего ряда по часовой стрелке, а показатель степени над скобочкой - количество повторений действий в скобках.
Решение головоломки - последние вращения
На шестом этапе, как и на четвертом, нужные кубики расставляются по своим местам, безотносительно их ориентации. Головоломку следует повернуть так, чтобы элемент, который уже на нужном месте, располагался в левом дальнем углу наверху кубика. Варианты, предложенные для решения формулы, зеркально отражают друг друга. Повторять вращения необходимо до достижения желаемого результата.
Седьмой этап самый торжественный и самый трудный. При вращениях кубика нарушения в уже собранных рядах неизбежны. Потребуется полностью сосредоточить внимание на движениях, иначе результат сборки может быть безвозвратно загублен. Как и в пятом этапе, последовательность движений всего одна, но повторяется по 4 раза. Сначала совершаются вращения для ориентации элемента, затем обратные - для восстановления нарушенных рядов.
Не следует забывать о записи движений при помощи знаков английского алфавита. Формулы движений граней и рядов кубика данного этапа выглядят следующим образом:
- (RF"R"F) 2 U (RF"R"F) 2 - вариант «а»;
- (RF"R"F) 2 U" (RF"R"F) 2 - вариант «б»;
- (RF"R"F) 2 U 2 (RF"R"F) 2 - вариант «в».
В - поворот верхней грани на 90 градусов, В" - поворот той же грани против часовой стрелки, а В 2 - двойной поворот.
Сложность этапа в правильной оценке расположения элементов и выборе необходимого варианта вращений. Новичкам бывает трудно сразу правильно определить узор и сопоставить его с правильной формулой.
Кубик Рубика и дети
Хитрая головоломка интересна не только взрослым, но и детям. Мировыми рекордсменами по сборке кубика Рубика становились подростки. В 2015 году Колин Бернс, которому на тот момент было только 15 лет, собрал игрушку за 5,2 секунды.
Простая, но увлекательная игрушка продолжает интересовать подрастающее поколение вот уже 5 десятилетие. Детское увлечение нередко перерастает в профессию. Существуют математические способы оценки решения задач кубика Рубика. Данный раздел математики используют при составлении и написании алгоритмов решения для автоматизированных вычислительных машин. Роботы, которые действительно ищут пути сборки кубика, а не выполняют заранее вбитый алгоритм движений, решают головоломку за 3 секунды, например, CubeStormer 3.
Что нужно знать
Для начала несколько вводных установок, чтобы иметь представление о сборке кубика Рубика:
1. Есть несколько способов собрать кубик Рубика. Мы выбрали один, который показался нам наиболее понятным и легким.
2. Сборка кубика Рубика происходит в несколько этапов (шагов). Например, на первом этапе вы собираете крест верхней грани кубика, а на втором – углы этой грани. Для каждого этапа имеются свои алгоритмы (процессы) сборки, записанные формулами.
3. Ваша задача на каждом этапе будет заключаться в том, чтобы, оценив ситуацию, выбрать соответствующий алгоритм и, выйдя на стартовую позицию для его совершения, выполнить его. Это предстоит проделать несколько раз, пока цель этапа не будет достигнута.
4. На каждом следующем этапе алгоритмы сборки сложнее, а формулы для их записи длиннее. Это объясняется тем, что помимо выполнения основной задачи этапа (например собрать слой) вы должны сохранить еще и то, что было сделано ранее – не разрушить уже собранные слои.Если кубик изначально неправильно сложен механическим способом (нечаянно или ради шутки), то, скорее всего, собрать его будет невозможно. В таком случае его нужно разобрать на части и сложить снова.
5. Считается, что для сборки кубика достаточно не более чем 20 поворотов граней (ходов). Но обычно требуется гораздо больше ходов.
6. В некоторых случаях важен не только факт сборки кубика Рубика, но и время, потраченное на сборку головоломки. Скоростная сборка кубика Рубика называется спидкубингом, а люди, увлекающиеся данным занятием – спидкуберами. Соревнования по скоростной сборке кубика Рубика проводятся регулярно.
Общее строение кубика Рубика
Центры кубика – 6 шт. Этот элемент имеет всего одну наклейку одного цвета. Центры кубика не перемещаются друг относительно друга.
Ребра кубика – 12 шт. Реберные элементы кубика имеют два цвета.
Углы кубика – 8 шт. Угловые элементы имеют наклейки трех цветов.
Грани кубика Рубика – это девять его элементов, которые можно вращать одновременно.
Каркас кубика , на котором закреплены центральные элементы граней. Если разобрать кубик механическим способом, крестовина и центральные элементы останутся целыми, и на них вы сможете собрать остальные элементы.
Всего в кубике Рубике 20 подвижных элементов (12 реберных и 8 угловых), так как центральные элементы не перемещаются друг относительно друга, их мы не посчитали. Хотя, конечно, они могут перемещаться на каркасе вокруг оси.
Последовательность сборки
1. Крест верхней грани.
2. Верхняя грань полностью.
3. Средний слой.
4. Расстановка реберных кубиков последней грани по своим местам.
5. Ориентирование бортовых кубиков – сборка креста последней грани.
6. Расстановка угловых кубики последней грани по своим местам.
7. Ориентирование угловых кубиков последней грани и, как следствие, сборка последней грани и всего куба.
Запись алгоритмов сборки (процессов), как мы уже сказали, производится с помощью формул. Грани куба в формулах обозначаются буквами согласно начальным русским буквам наименований граней. Естественно, применяются и латинские обозначения, но мы остановимся на русских.
Ф – фасад
П – правая грань
Л – левая грань
Вы сами определяете, какую грань куба в каждый конкретный момент считать фасадной, то есть обращенной к вам. Это зависит от сложившейся ситуации. Нужно понимать, что центральные кубики определяют цвет грани, а это значит, что 6 кубиков даже в разобранном (перепутанном) кубике Рубика уже стоят на своих местах. Поворот на 90° по часовой стрелке обозначается так: Ф, Т, П, Л, В, Н . Для того чтобы обозначить поворот на 90° против часовой стрелки, применяют штрих: Ф", Т", П", Л", В", Н" .
С – этой буквой обозначают поворот среднего слоя на 90° по часовой стрелке. С" – соответственно, поворот против часовой стрелки.
Стандартная запись процесса может выглядеть так: НПФ"П". Выполняется эта формула следующим образом:
1. Повернуть нижнюю грань на 90° по часовой стрелке.
2. Повернуть правую грань на 90° по часовой стрелке, то есть от себя.
3. Повернуть фасадную грань на 90° против часовой стрелки.
4. Повернуть правую грань на 90° против часовой стрелки, то есть на себя.
Более подробно о записи процессов мы еще скажем на этапах сборки. Кроме того, формулы вам понадобятся, в случае если вас заинтересуют другие способы сборки кубика.
Первый этап
Цель: собрать крест верхней грани – первого слоя
На самом деле, первые два этапа самые легкие. Вам практически не нужно опасаться разрушения ранее собранных слоев, так как вы практически еще ничего не собрали и у вас есть определенная свобода движения граней. Можно пользоваться интуицией или алгоритмами сборки.
На этом этапе нас интересуют двухцветные реберные элементы кубика. Выберите цвет грани, которую вы будете собирать первой. С этого момента она будет считаться верхней гранью, или первым слоем. Теперь к ней необходимо подобрать реберные элементы. Всего реберных элементов 12, но нас интересуют только четыре, одна из наклеек которых имеет интересующий нас цвет – цвет верхней грани, то есть верхнего центрального элемента.
Ниже показано, как будет выглядеть кубик после первого этапа. Обратите внимание: крест как бы спускается на боковые грани. Если этого не произойдет, то это значит, что вы собрали неверно.
Предположим, для сборки вы выбрали оранжевую грань. Ваша задача на данном этапе будет заключаться в том, чтобы найти на кубике по очереди все реберные элементы, имеющие оранжевую наклейку, и, оценив их положение, выбрать один из алгоритмов, для того чтобы поднять элемент наверх. Как на этом этапе, так и на последующих кубики уже могут стоять на своих местах. Это облегчит сборку, а в некоторых случаях некоторые этапы можно будет пропустить.
Начальная позиция, с которой применяются алгоритмы этого этапа, – кубик, чье положение вы будете менять, находится под центральным кубиком фасадной грани. В начальную позицию угловой кубик приводится поворотами нижней грани, если он находится на ней, либо сначала боковой (поворот вниз), а затем нижней, если он расположен на одной из боковых граней.
Формулы этого этапа:
Ф 2 – цвет наклейки реберного элемента, обращенной к вам, совпадает с цветом фасадной грани
НПФ"П" – цвет наклейки реберного элемента, обращенной к вам, совпадает с цветом верхней грани
Надстрочная двойка обозначает два поворота на 90° (соответственно, один поворот на 180°). Ф 2 =ФФ . Указывать против часовой стрелки или по часовой стрелке совершаются повороты, необходимости нет, ведь и в том и в другом случае результат один.
Второй этап
Цель: собрать верхнюю грань – первый слой
На этом этапе все алгоритмы выполняются при нахождении кубика в левом нижнем углу выбранной вами фасадной грани. Всего вам нужно отыскать и поставить в начальную позицию 4 угловых кубика. При этом вы каждый раз выбираете новую фасадную грань. Находящийся в углу кубик может быть развернут тремя способами по отношению к граням куба. Поэтому на этом этапе используются три формулы.
Формулы этого этапа:
ЛН"Л" – ситуация «а»
Ф"Н"Ф – ситуация «б»
(Ф"П") Н 2 (ПФ) – ситуация «в»
Обратите внимание на запись последней формулы. Скобки предназначены для облегчения запоминания. Чтобы научиться собирать кубик Рубика, нужно запомнить эти формулы, но многие процессы запоминаются интуитивно.
Третий этап
Цель: собрать второй слой (пояс). В результате будет собрано уже два слоя
На этом этапе у вас две ситуации, которые определяют, какую применить формулу и, соответственно, две формулы. Расставить по своим местам нужно 4 реберных кубика. В начальной позиции кубик, который вы собираетесь переставлять, находится под центральным элементом фасадной грани. Чтобы выйти на начальную позицию, найдите нужный кубик на нижней грани и выведите его на фасад, так чтобы цвета наклеек центрального кубика и углового совпадали, а наклейки, соответственно, находились рядом. Если нужный кубик находится в среднем слое, то выполните любой из алгоритмов этого этапа, пока кубик не опустится на нижнюю грань. Рекомендуется сначала расставить все кубики, находящиеся внизу, а затем приступать к тем, что находятся в среднем поясе. Потому что по мере расстановки нижних находящиеся в среднем поясе реберные элементы могут опуститься вниз, и специально выводить их в нижний слой необходимости не будет.
Формулы этого этапа:
(НЛН"Л")(Н"Ф"НФ) – если элемент идет на левую грань
(Н"П"НП)(НФН"Ф") – если элемент идет на правую грань
Четвертый этап
Четвертый и последующие этапы предназначены для того, чтобы собрать последнюю грань (последний слой). Четвертый и пятый – сборка креста. Шестой и седьмой – правильная расставка оставшихся четырех угловых элементов. С четвертого этапа кубик переворачивается нижней гранью вверх, так он и будет дальше изображаться на иллюстрациях.
Цель этапа: расставить реберные кубики нижней грани по своим местам. При этом некоторые их них будут неправильно ориентированы.
На этом этапе меняются местами пары реберных кубиков с помощью одного процесса. Процесс выполняется несколько раз, пока все кубики на станут на свои места. Повторимся, два из них, скорее всего, будут неправильно ориентированы.
Формула этого этапа:
(ВФП) В (П"В"Ф")
Пятый этап
Цель: ориентирование бортовых кубиков – сборка креста последней грани
Результат пятого этапа /©NakedScience
К пятому этапу как правило уже два кубика последней грани должны быть на своих местах и при этом правильно ориентированы. Поверните несколько раз верхнюю грань, чтобы в этом убедиться. Теперь надо правильно сориентировать оставшиеся реберные кубики. Основной последовательностью данного этапа меняется ориентация кубика на правой грани, поэтому в большинстве случаев возможны три начальных позиции для применения алгоритма. Если же у вас неправильно ориентированы все кубики вы полните алгоритм для ситуации «в» два раза.
Формулы этого этапа:
(ПС Н) 4 В (ПС Н) 4 В" – ситуация «а»
(ПС Н) 4 В" (ПС Н) 4 В – ситуация «б»
(ПС Н) 4 В 2 (ПС Н) 4 В 2 – ситуация «в»
Все три формулы различаются только способом поворотов, промежуточных и завершающих (В) и состоят из одной последовательности – ПС Н . Запись С Н означает поворот среднего слоя по часовой стрелке. Подстрочный индекс обозначает, со стороны какой грани следует сделать поворот. То есть со стороны какой грани поворот будет считаться поворотом по часовой стрелке. (С Н) 4 – означает что данную последовательность следует выполнить четыре раза.
Шестой этап
Цель: расставить угловые кубики нижней грани по своим местам. При этом некоторые из них будут неправильно ориентированы.
Оба применяемых на этом этапе процесса затрагивают только три угловых кубика. Один всегда остается на месте. Если после предыдущего этапа у вас есть угловой кубик, который находится на своем месте, даже если он и неправильно ориентирован, то выбор того, как вы будете держать кубик Рубика в руках и какую грань выберете в качестве фасадной, зависит от него. Он должен находиться в левом дальнем углу верхней грани. Сориентировав таким образом кубик Рубика, выполните один из двух процессов. Они зеркальные, один называется прямым, другой обратным. Первый переставляет три угловых кубика в направлении по часовой стрелке, второй – в направлении против часовой стрелки. Выберите тот, который позволяет достичь поставленной цели.
Формулы этого этапа:
(П"Ф"Л"Ф)(ПФ"ЛФ) – прямой процесс
(Ф"Л"ФП")(Ф"ЛФП) – обратный процесс
Процессы выполняемые на шестом этапе /©NakedScience
Алгоритм выполняется несколько раз, пока все кубики не встанут на свои места.
Седьмой этап
Цель: правильная ориентация угловых кубиков последней грани и, как следствие, сборка последней грани и всего куба.
На этом этапе легко ошибиться и сломать все собранное ранее, поэтому будьте внимательны при выполнении формул. Как и на пятом этапе, формулы состоят из одной последовательности – ПФ"П"Ф . Причем в алгоритмах эта последовательность повторяется по два раза – (ПФ"П"Ф) 2 – так называемая восьмиходовка, или 8-ходовый процесс. Здесь нужно понимать, что если восьмиходовку повторить три раза, то весь куб придет в то же состояние, что и перед началом выполнения формулы. Чтобы добиться результата, алгоритм «разбавляют» промежуточными поворотами, то есть комбинируют с В (поворот верхней грани на 90° по часовой стрелке), В" (поворот верхней грани на 90° против часовой стрелки) и В 2 (поворот верхней грани на 90° дважды).
Формулы данного этапа выглядят следующим образом:
(ПФ"П"Ф) 2 В (ПФ"П"Ф) 2 – ситуация «а»
(ПФ"П"Ф) 2 В" (ПФ"П"Ф) 2 – ситуация «б»
(ПФ"П"Ф) 2 В 2 (ПФ"П"Ф) 2 – ситуация «в»
При этом первая половина алгоритма выполняется до тех пор, пока угловой кубик не сориентируется правильно, а вторая половина (после поворота) – пока нижние слои, пришедшие в беспорядок при выполнении первой половины, не вернутся в прежнее собранное состояние. Теперь остается только повернуть последнюю собранную грань и все – кубик Рубика собран!
Знаете, какая игрушка заслужила звание наиболее реализуемой в мире? Нет, не красотка Барби и даже не конструктор Lego. Абсолютным лидером продаж считается вещица куда более интеллектуальная – кубик Рубика. В этом году яркая головоломка венгерского происхождения празднует сорок первый день рождения. За четыре десятилетия её пытались покорить миллионы. А сегодня мы подскажем способ, как собрать «кубик-рубик», используя только два движения и один маленький секрет
.
В 1980 году открылся список рассылки для любителей кубика Рубика. С тех пор тысячи ценителей головоломки, среди которых ошеломляющее количество математиков, инженеров и программистов, объединили усилия, чтобы найти «алгоритм Бога» : способ, как собрать кубик за минимальное количество ходов. В июле 2010 года программист из Пало-Альто Томас Рокики, учитель математики из Дармштадта Герберт Коцемба, математик из Кентского университета Морли Дэвидсон и инженер компании Google Inc. Джон Детридж доказали, что каждая конфигурация кубика Рубика может быть решена не более чем в 20 ходов. А действующий рекорд – 4.94 секунды . Что ж, метод, описанный ниже, не гарантирует скоростного решения. Но почему бы не проверить теорию на практике?
Просто поверните левую грань.
Теперь поверните верхнюю грань.
Повторяйте эти две комбинации друг за другом. Сколько раз? Пока не соберете!
Видео-демонстрация этого метода собрала уже более 14 миллионов просмотров. Конечно, в комментариях нашлось немало недовольных, которым не удалось решить головоломку. Может, они просто недостаточно долго повторяли комбинацию?
Обращали внимание, как стремительно «летают» грани кубика в руках профессионалов? Оказывается, и тут есть маленькая хитрость. Чтобы ускорить процесс, нужно использовать…смазку! Подойдёт жидкий силикон.
Поверните грани кубика в положение, как на фото.
