Hádanka, vynájdená ako vizuálna pomôcka pre algebraickú teóriu, neočakávane zaujala celý svet. Už viac ako desať rokov ľudia ďaleko od vyšších matematiek sa vášnivo potýkajú so zložitou a fascinujúcou úlohou. Magic Cube je skvelý nástroj pre vývoj logického myslenia a pamäti. Tí, ktorí sa prvýkrát pýtali, ako vybudovať Rubikovu kocku, diagramy a komentáre, pomôžu podporiť nadšenie a možno zistiť svet rýchlosti.
Tajomstvo zostavy Rubikovej kocky: prvky, časti, kľúčové pojmy
Šesť faziet puzzle má určité farby a ich poradie, patentovaný vynálezcom. Mnohé falošné fakty sa často vyjadrujú presne v neobvyklých farbách alebo vo vzťahu k sebe navzájom. Tréningové schémy a popisy vždy používajú štandardný farebný dizajn. Začiatočníci môžu ľahko stratiť vysvetlenie, ak použijete kocku s inou farebnou schémou.
Farby opačnej strany: biela - žltá, zelená - modrá, červená - oranžová.
Každá strana pozostáva z niekoľkých štvorcových prvkov. Podľa ich počtu existujú typy Rubikových kociek: 3 * 3 * 3 (prvá klasická verzia), 4 * 4 * 4 (takzvaná "Rubikova pomsta"), 5 * 5 * 5 atď.
Prvý model, ktorý zostavil Erno Rubik, pozostával z 27 drevených kociek, rovnako maľovaných v šiestich farbách a tvorených navzájom. Pôvodca sa ich mesiac snažil zoskupiť tak, aby tváre veľkej kocky boli vytvorené z rovnakých farebných štvorcov. Ešte viac času sa venovalo vývoju mechanizmu, ktorý držal všetky prvky spoločne.
Moderná Rubikova kocka klasickej konštrukcie pozostáva z nasledujúcich prvkov:
- Centrá - fixné časti vzájomne voči sebe, upevnené na osi rotácie kocky. Sú adresované používateľovi iba s jednou lakovanou stranou. V skutočnosti šesť centier a tvoria zrkadlové dvojice v farebnej schéme.
- Rebrá - pohyblivé časti. Používateľ vidí dve farebné strany každej hrany. Farebné kombinácie sú tu štandardné.
- Úhly - osem pohyblivých prvkov umiestnených na vrcholoch kocky. Každá z nich má tri farebné strany.
- Upevňovací mechanizmus je priečnikom troch pevne zafixovaných osí. Existuje alternatívny mechanizmus podobný sfére. Používa sa vo vysokorýchlostných alebo viacprvkových kockách. Konštrukcia kociek s párnym počtom prvkov na tvárach je obzvlášť komplikovaná - ide o systém prepojených klúčov mechanizmov,niekedy v kombinácii s priečkou. Existujú magnetické mechanizmy pre profesionálne rýchlostné kocky.
Hra s Rubikovou kockou spočíva v tom, že pomocou pohyblivého mechanizmu sa farebné prvky na okrajoch prestavia a pokúsia sa zostaviť v pôvodnom poradí.
Puzzle fanúšikovia súťažia na chvíľu vyriešiť. Okrem ručnej zručnosti je potrebné študovať, zapamätať si a uviesť do automatizmu stovky kombinácií farebných prvkov a akcií s nimi. Tento neobvyklý šport sa nazýva rýchlykubing.
Turnaje Speedcuber sa pravidelne konajú, záznamy sa aktualizujú. Neustále otvárajúce nové horizonty pre úspechy. Súčasťou turnaja sú súťaže na slepej montáž s jednou rukou, nohami atď.
Najnovším hobby je zostava solitér (vzory) na kocku.
Štruktúra Rubikovej kocky a mená rotácií
Aby sme popísali manipulácie s hádankou, napísali schémy rozhodnutí, pohyby prvkov vzájomne voči sebe a len kvôli pohodliu komunikácie vznikol jazyk rotácií. Predstavuje písmo pre každú tvár a spôsob jej rotácie.
Strany hádanky sú kapitalizované.
V usmerneniach ruského jazyka pre zostavenie kocky Rubik sa používajú počiatočné písmená z ruských mien:
- F - z "fasády";
- T - od "zadnej";
- P - od "pravého";
- L - od "ľavého";
- B - od "vrcholu";
- H - od "spodku".
Svetová komunita používa počiatočné listy z mien tvárí v angličtine.
Označenia WCA (World Cube Association):
- R - z pravej strany;
- L - zľava;
- U - zhora;
- D - zle;
- F - z prednej strany;
- B - zozadu.
Centrálny prvok sa nazýva rovnaký ako tvár (R, D, F a tak ďalej).
Okraj susedí s dvoma stranami, jeho meno sa skladá z dvoch písmen (FR, UL atď.).
Uhol je popísaný v troch písmenách (napríklad FRU).
Skupiny prvkov, ktoré tvoria stredné vrstvy medzi tvárami, majú tiež svoje vlastné mená:
- M (od stredu) - medzi R a L.
- S (od státia) - medzi F a B.
- E (rovník) - medzi U a D.
Rotácia tvárí je opísaná písmenami, ktoré volajú tváre, a ďalšie ikony.
- Apostrof "" označuje, že tvár alebo vrstva sa otáča proti smeru hodinových ručičiek.
- Číslo 2 označuje opakovaný pohyb.
Možné akcie so stranou, napríklad s pravým:
- R - otáčanie v smere hodinových ručičiek;
- R '- otáčanie proti smeru hodinových ručičiek.
- R2 je dvojitý otáčok, bez ohľadu na to, aký je spôsob, pretože hranica má len štyri možné polohy.
Ak chcete zistiť, akým smerom otočte tvár, musíte na ňom predstaviť tvár s hodinami a byť vedený pohybom pomyselnej ruky.
Otáčanie protiľahlých plôch "v smere hodinových ručičiek" sa stane počítadlom.
Pohyby stredných vrstiev sú zviazané s vonkajšími hranami:
- Vrstva M sa otáča rovnakým smerom ako L.
- Vrstva S - ako F.
- Vrstva E je ako D.
Ďalšie dôležité označenie "w" - súčasné otáčanie dvoch susedných vrstiev. Napríklad Rw je súčasná rotácia R a M.
Otočenie celej kocky sa nazýva zachytenie. Sú vykonávané v troch rovinách, to znamená na troch osiach súradníc: X, Y, Z.
- x a x 'sú otáčky pozdĺž osi X celej kocky. Pohyb sa zhoduje so zatáčkami na pravej strane.
- y a y 'sú závitmi kocky pozdĺž osi y.Pohyby sa zhodujú s otáčkami hornej strany.
- z a z 'je otáčanie kocky pozdĺž osi Z. Pohyb sa zhoduje s otáčaním prednej strany.
- x2, y2, z2 - označenie dvojitého zachytenia pozdĺž určenej osi.
Okrem všeobecne uznávanej notácie sú montážne manuály plné slangu, názvy techník, techník, algoritmov, vzorov a čísel na kocky, ktoré sú populárne medzi rýchlymi kockami a tak ďalej. Schematické popisy algoritmov, v ktorých sa používajú iba šípky, sú tiež požadované.Čím viac skúseností získame pri riešení puzzle, tým ľahšie je pochopenie popisov a vysvetlení, veľa vecí sa začína intuitívne vnímať.
- Čiapky - farebné prvky zhromaždené na jednej strane kocky. Zostavenie hádanky je rovnaké ako zostavenie všetkých šiestich uzáverov.
- Prvky farieb pásu susediace s uzáverom. Uzáver môže byť zostavený tak, že pás pozostáva z oddelených farebných fragmentov, to znamená, že rohové a rebrové prvky nie sú na svojom mieste.
- Kríž je obrázok na čiapke piatich fragmentov rovnakej farby. Zhromaždenie často začína stavbou kríža. Neexistuje jasný návod. Tento krok umožňuje najväčšiu slobodu konania a vyžaduje si nejaké myslenie. Keď je kríž pripravený, zostáva sledovať naučené algoritmy.
- Flip - otočte roh alebo okraj na jednom mieste vzhľadom na stred, táto činnosť vyžaduje použitie špeciálnych algoritmov.
Schémy a fázy zostavovania puzzle pre začiatočníkov
Schémy pre začiatočníkov pomáhajú učiť sa a zachraňovať nervy, zbierať beznádejne zamotanú kocku, cítiť logiku pohybov a vyvíjať najjednoduchšie algoritmy.
Pred vykonaním nejakej akcie musíte skontrolovať kocku. Pri súťažiach na "kontrolu" sa pridelí 15 sekúnd.Počas tejto doby musíte nájsť položky rovnakej farby, ktoré budú v prvej fáze zostavené do "čiapky". Tradične začína biela strana, to znamená, že väčšina príručiek predpokladá, že U je biela. Viacfarebné "chladiče" môžu začať zostavovať z oboch strán, mentálne obnoviť všetky hotové algoritmy.
2x2 Rubikova kocka
"Mini kocka" pozostáva z 8 rohových prvkov. V prvej fáze sa zostaví jedna vrstva so štyrmi rohmi. V druhej fáze sú zostávajúce rohy umiestnené na ich miestach, zatiaľ čo môžu byť obrátené hore nohami, to znamená, že farebné prvky nebudú na ich tvárach. Zostáva ich nasadiť na pravú stranu.
- Algoritmus "bang bang" vám umožňuje presunúť rohový prvok a správne ho orientovať. Ak vykonáte túto postupnosť šesťkrát za sebou, vrták sa vráti do svojej pôvodnej polohy. Ak je kocka zmiešaná, musíte ju použiť 1 až 5 krát na nastavenie prvku správne. Záznamový algoritmus: RUR'U '.
- Pri zostavovaní jednej vrstvy je potrebné obrátiť kocku s druhou vrstvou nahor. Ak túto vrstvu presuniete v ľubovoľnom smere, nastavte na jej miesto jeden z rohov. Ďalej sa aplikuje algoritmus, ktorý vám umožní vymeniť dva susedné prvky - pravý a ľavý roh prednej strany. Postupnosť krokov je nasledovná: URU'L'UR'U'LU.
- Keď sú všetky uhly na mieste, sú obrátené (flip) pomocou algoritmu bang-bang. V tomto štádiu je dôležité, aby ste nezabránili smrti.
Ako zostaviť Rubikovu kocku 3x3
- Vytvorte "biely kríž" zbieraním štyroch rebier s bielymi nálepkami okolo bieleho stredu.
- Spojte farebné stredy strán R, L, U, D s vhodnými okrajmi "bieleho kríža".
- Rohy položte na miesto s bielymi nálepkami. Použitím algoritmu R'D'RD, ktorý sa opakuje až päťkrát, rohy sa otočia v správnej polohe.
- Ak chcete umiestniť okraje strednej vrstvy na svoje miesto, je potrebné zachytiť kocku - y2. Vyberte okraj bez žltého štítku. Spojte ho so stredom rovnakej farby ako jedna strana. Pomocou vzorcov presuňte okraj na strednú vrstvu: okraj sa spustí doľava: U'L'ULUFU'F '. Hrana sa znižuje doprava: URU'R'U'F'UF.Ak je prvok na svojom mieste, ale nesprávne sa otáča, tieto algoritmy sa znova použijú na presun na tretiu vrstvu a opätovné nastavenie.
- Bez zachytenia kocky zbierajte žltý kríž na tretej vrstve krytu a opakujte algoritmus: FRUR'U'F '.
- Zarovnajte okraje poslednej vrstvy s bočnými stredmi správne, ako tomu bolo pri prvom krížení. Dve rebrá ľahko padnú na svoje miesto. Ostatné dve budú musieť vymeniť.Ak sú proti sebe navzájom: RUR'URU2R '. Ak na susedných stranách: RUR'URU2R'U.
- Rohy poslednej tváre usporiadajte v správnych polohách. Ak nie je žiadny z nich na správnom mieste, použite vzorec URU'L'UR'U'L. Jeden z prvkov sa zvýši správne. Ak chcete zachytiť kocku v tomto uhle na seba, bude to vpravo hore na čelnom okraji. Posuňte zostávajúce uhly proti smeru hodinových ručičiek URU'L'UR'U'L alebo naopak U'L'URU'LUR '. V tejto fáze budú všetky zozbierané plochy prestavané, zdá sa, že sa niečo pokazilo. Dôležité je zabezpečiť, aby sa kocka neprevrátila a že stred F nebol posunutý vzhľadom na používateľa. Kombinácia pohybov sa musí opakovať až päťkrát.
- Možno budete musieť rozšíriť rohové elementy správnym zarovnaním farebných úlomkov s ostatnými okrajmi. Ak chcete ich rozšíriť (flip), použite prvý vzorec: R'D'RD. Je dôležité, aby ste nekryli kocku tak, aby sa F a U nezmenili.
4x4 Rubikova kocka
Hádanky s viac ako troma prvkami na okraji zahŕňajú oveľa väčší počet kombinácií.
"Rovnaké" varianty sú obzvlášť komplikované, pretože v nich nie je žiadne pevné centrum, ktoré pomáha pri navigácii k klasickej hádanke.
Pre 4 * 4 * 4 je možné okolo 7,4 * 1045 pozícií prvkov. Preto sa nazýva "Rubikova pomsta" alebo Master Cube.
Ďalšie označenia vnútorných vrstiev:
- f - vnútorná predná strana;
- b - vnútorná zadná časť;
- r - vnútorné právo;
- l - vnútorný ľavý.
Možnosti montáže: vo vrstvách, od rohov alebo odlievaním do pohľadu 3 * 3 * 3. Druhá metóda je najpopulárnejšia. Po prvé, na každej strane sú namontované štyri centrálne prvky. Potom sú namontované okrajové páry a nakoniec sú nastavené rohy.
- Pri zhromažďovaní centrálnych prvkov musíme pamätať, ktoré farby sú protikladné v pároch. Algoritmus na výmenu prvkov zo strednej štyri: (Rr) U (Rr) 'U (Rr) U2 (Rr)' U2.
- Pri montáži okrajov sa otáčajú iba vonkajšie hrany. Algoritmy: (L1) 'U' R U (Ll); (L1) 'U' R2 U (L1); (L1) 'U' R 'U (L1); (Rr) UL U '(Rr)'; (Rr) UL2U '(Rr)'; (Rr) UL 'U' (Rr) '. Vo väčšine prípadov môžu byť okraje zozbierané intuitívne. Keď zostanú len dva okrajové elementy: (Dd) R F 'U R' F (Dd) '- nastavíte ich vedľa seba, aby sa nahradili miesta.
- Potom použite vzorec kocky 3 * 3 * 3 pre permutaciu a rotáciu rohov.
Ťažké prípady, ktoré vyžadujú špeciálne riešenie, sú parity. Ich vzorce neriešia problém, ale vyradia prvky z nepríjemnej situácie, čo vedie puzzle do formy vyriešenej štandardnými algoritmami.
- Dva susedné okrajové prvky v nesprávnej orientácii: r2 B2 U2 l U2 r 'U2 r U2 F2 r F2 l' B2 r2.
- Kontrastné dvojice hranových prvkov v nesprávnej orientácii: r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2.
- Páry okrajových prvkov so vzájomným uhlom v nesprávnej orientácii: F 'U' F r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2 F 'U F.
- Úhly poslednej vrstvy sú mimo miesta: r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2.
Rýchle zostavenie puzzle 5x5
Zostava má priniesť klasickú formu. Najskôr sa na každom kryte a troch rebrových prvkoch namontuje 9 centrálnych fragmentov. Poslednou etapou je umiestnenie rohov.
Ďalšie označenia:
- u je vnútorná horná hranica;
- d - vnútorná dolná hranica;
- e - vnútorný okraj medzi horným a dolným okrajom;
- (dve strany v zátvorkách) - súčasné otáčanie.
Zostavenie centrálnych prvkov je jednoduchšie ako v predchádzajúcom prípade, pretože tu sú pevne fixované farebné páry.
- V prvej fáze môžu vzniknúť ťažkosti, ak potrebujete vymeniť prvky na susedných plochách. Ak sú oddelené jedným okrajovým prvkom: (Rr) U (Rr) 'U (Rr) U2 (Rr)'. Ak sú umiestnené na vnútorných stredných vrstvách: (Rr) 'F' (L1) '(Rr) U (Rr) U' (L1) (Rr) '.
- Kombinácia rebrových prvkov je intuitívne čistená, neovplyvňuje zhromaždené centrá: (L1) 'U L' U '(Ll); (L1) 'U L2 U' (L1); (Rr) U 'RU (Rr)'; (Rr) U 'R2 U (Rr)'. Obtiažnosťou je iba zostava posledných dvoch okrajov.
Vzorce pre parity:
- vymeniť prvky vo vrstvách u a d na okrajoch jednej strany: (Dd) R F 'U R' F (Dd) ';
- výmenné okrajové prvky umiestnené v strednej vrstve na jednej strane: (Uu) 2 (Rr) 2F2 u2F2 (Rr) 2 (Uu) 2;
- rozbaľte tieto prvky na ich miestach, to znamená, otočte: e R F 'U R' F e ';
- (Rr) 2 B2 U2 (L1) U2 (Rr) 'U2 (Rr) U2 F2 (Rr) F2 (L1)' B2 (Rr) 2;
- vymeniť prvky v bočnej vrstve na jednej strane: (L1) 'U2 (L1)' U2 F2 (L1) 'F2 (Rr) U2 (Rr)' U2 (L1) 2;
- súčasne otočte tri okrajové prvky: F 'L' F U 'alebo U F' L.
Poslednou úlohou je usporiadanie uhlov podľa princípu klasickej kocky.
Najrýchlejšia cesta. Metóda Jessica Friedricha
Tí, ktorí sa už naučili, ako vyriešiť hádanku za 1-2 minúty, to znamená, že sa naozaj rýchlo zhromaždí Rubikova kocka, pristupuje k úplne novému pochopeniu problému. Mechanické zrýchlenie v určitej fáze nie je možné. Špeciálne algoritmy a techniky sú potrebné na zníženie času hľadania riešení.
Jednotlivé vrstvové zostavy klasickej verzie s cieľom urýchliť proces sa delí na štyri úlohy:
- počiatočný kríž na jednom viečku;
- simultánne zostavenie prvej a druhej vrstvy;
- posledný uzáver;
- pás tretej vrstvy.
Obtiažnosť spočíva v tom, že sa musíte naučiť a udržať vo svojej hlave 119 formulárov zostavených autorom metódy Jessicou Friedrichovou. Skupiny algoritmov F2L, OLL, PLL pre každú fázu opisujú všetky možné kombinácie usporiadania prvkov, oblúkov a permutácií potrebných pre prácu s dvojicami hrán.
Metóda umožňuje vyriešiť hádanku za menej ako 20 sekúnd.
Ako zostaviť Rubikovu kocku so zatvorenými očami
Vyvinuté špeciálne techniky na uľahčenie tejto úlohy. Jedným z najobľúbenejších v prostredí speedcubers je stará metóda Pochmanna.
Zostava sa nerobí vo vrstvách, ale podľa skupín prvkov: najskôr všetky okraje, potom rohy.
Edge RU - vyrovnávacia pamäť. Pomocou špeciálnych algoritmov sa kocka nachádzajúca sa v tejto polohe presúva na svoje miesto. Prvok, ktorý ho nahradil v polohe RU, sa opäť posunie, atď., Až kým všetky okraje nebudú na svojom mieste. To isté platí aj s rohmi. Špeciálnym rysom slepých zostavených algoritmov je to, že umožňujú presunúť prvok bez miešania zvyšku.
V procese slepého zhromaždenia nie je kocka otočená tak, aby sa nezamieňala.
Pred začatím montáže sa kocka "zapamätá". Mentálne vytvára reťaz, cez ktoré sa prvky pohybujú. Každému štítku je priradené písmeno abecedy. Okraje a rohy vytvárajú rýchlosťou samostatné abecedy. Zmiešaná Rubikova kocka je spomínaná ako sekvencia písmen. Horná nálepka na vyrovnávacej kocke je prvé písmeno, nálepka, ktorá má svoje správne miesto - druhá a tak ďalej.Pre jednoduchosť sú slová zložené zo série písmen a slová sú vety.
Kto drží záznam o najrýchlejšom zhromaždení kocky Rubika
Austrálsky Felix Zemdegs dvakrát aktualizoval svetový rekord na zostavenie klasickej Rubikovej kocky v roku 2018. Na začiatku roka bol najlepší čas zaznamenaný za 4,6 sekundy, v máji sa hádka vyriešila za 4, 22 sekúnd.
22-ročný športovec vlastní niekoľko aktuálnych záznamov 2015 - 2017:
- 4x4x4 - 19,36 sekundy;
- 5x5x5 - 38,52 sekundy;
- 6x6x6 - 1: 20,03 minút;
- 7x7x7 - 2: 06,73 minút;
- megaminx - 34,60 sekúnd;
- jednou rukou - 6,88 sekundy.
Záznam robota zaznamenaný v Guinessovej knihe rekordov je 0,637 sekúnd. Existuje už platný model, ktorý môže zhromaždiť kocku za 0,38 sekundy. Jej vývojármi sú Američania Ben Katz a Jared Di Carlo.
