Как собрать кубик Рубика и не умереть. Сейчас научим
Кажется, что Кубик Рубика существовал всегда. Однако его изобрел в 1975 году венгерский скульптор Эрнё Рубик, а головоломке понадобилось меньше 50 лет, чтобы завоевать мир.
Шутка ли: по всему миру продано 450 миллионов копий головоломки, как официальных, так и поддельных (оригинал запатентован, поэтому выпускается определенными тиражами).
Такой популярности не добивались не то что спиннеры. Вероятно, кубик Рубика может поспорить с шахматами и другими древнейшими играми-головоломками-таймкиллерами.
Почему кубик Рубика стал таким популярным?
Секрет популярности прост: кубик Рубика является детской игрушкой только на первый взгляд. На деле это серьезная математическая задача по комбинаторике, воплощенная в форме.
Что такое кубик Рубика известно всем. Что такое собрать его? Это означает привести его в исходное состояние, когда каждая грань заполнена одним цветом. Для этого необходимо менять местами раскрашенные квадраты до полного успеха.
По этой причине у кубика нет однозначного решения: оно требует слишком объемных расчетов, и подчиняется только комбинаторике как подразделу математической статистики. Впрочем, вероятность той или иной конфигурации можно оценить.
Поскольку элементы повторяемы, и для сбора головоломки достаточно собрать по цвету все грани, возможно создать алгоритм, который приведет к правильному решению.
Огромное число возможных решений привело к тому, что все существующие алгоритмы срабатывают только для бОльшей части (80-98%) начальных состояний. Иногда их приходится комбинировать.
Тем не менее, существуют наиболее распространенные, простые и понятные без серьезных математических выкладок (хотя совсем без них не обойдется): именно они позволяют собирать затейливую головоломку чаще всего.
Как умные люди собирают кубик Рубика?
Для сборки или приведения кубика к виду с гранями одного цвета существует несколько официально разработанных методик:
Последний гарантирует, что кубик рано или поздно будет собран и достаточно прост в освоении. Поэтому его сегодня и рассмотрим, оставив прочие варианты для фанатов.
Важно: если кубик упал и рассыпался, то неправильный «ремонт» приведет к невозможности собрать головоломку.
Для ускорения процесса можно воспользоваться Решателем кубика Рубика. Помогает, хотя в некоторых случаях предложенные компьютером варианты не приведут к положительному итогу.
Из чего состоит кубик Рубика. Важно знать, прежде чем собирать
Внутри кубика Рубика прячется крестовидный каркас, на котором закреплены подвижные и статичные элементы головоломки.
Для записи алгоритмов используют упрощенные наименования базовых элементов, которые определяются наблюдателем (человеком, который проводит сборку) относительно самого себя:
В формуле каждый символ соответствует повороту указанного элемента на 90° по часовой стрелке: Ф, Т, П, Л, В, Н. Поворот против часовой определяет штрих: Ф’, Т’, П’, Л’, В’, Н’. Цифра после буквы обозначает количество повторов операции.
Пример: формула НП’Ф’В2
1. Повернуть нижнюю грань на 90° по часовой (вправо).
2. Повернуть правую грань на 90° против часовой (на себя).
3. Повернуть фасадную грань на 90° против часовой.
4. Повернуть правую грань на 90° по часовой (на себя) дважды, или один раз на 180°.
Все формулы (повороты) выполняются до тех пор, пока не будет получен удовлетворяющий (показанный на рисунке) результат.
Поехали, начинаем собирать кубик Рубика. Инструкция далее.
1. Начинаем. Объемный крест
На первом этапе сборки необходимо определить основной цвет, цвет верхней грани, он же цвет центрального выбранного элемента.
Важно: от выбора цвета дальнейшее решение не зависит.
Далее необходимо поднять элементы того же цвета, чтобы получить так называемый «крест верхней грани»:
1.1 НПФ’П’ — если угловой кубик на нижней грани (поворот боковой грани и несколько поворотов нижней)
1.2 ФФ — если угловой кубик на боковой грани (поворот нижней грани).
Сборка первой части дает понимание процесса и в целом не зависит от формул — эта часть решается без применения комбинаторики простыми вращениями.
2. Продолжаем. Сторона
Для сборки верхней грани нужно поставить 4 угловых кубика выбранного цвета на свои места. В этом случае возможно несколько «фасадов», так как угловой кубик может быть развернут 3 способами относительно граней.
Возможно 3 ситуации, для каждой из которых применяется собственный алгоритм:
2.1 ЛН’Л’ – если кубик выбранного цвета на боковой грани
2.2 Ф’Н’Ф — если кубик выбранного цвета на фронтальной грани
2.3 (Ф’П’)Н2(ПФ) — если кубик выбранного цвета на нижней грани
3. Следующее. Пояс
Этап предполагает 2 возможных раскладки и 2 формулы, с помощью которых необходимо собрать второй от верхней грани слой (пояс).
После последней операции кубик для перестановки в этой находится под центральным элементом фасадной грани. Его нужно вывести на фасад так, чтобы цвет центрального и углового элементов совпадали.
Используется 2 основных алгоритма:
3.1 (НЛН’Л’)(Н’Ф’НФ) — если элемент идет на левую грань
3.2 (Н’П’НП)(НФН’Ф’) — если элемент идет на правую грань
Если нужный кубик находится в среднем слое, необходимо применить любой алгоритм до тех пор, пока кубик не окажется на нижней грани.
4. Теперь – выставка рёбер
Важно: данный этап требует перевернуть кубик на 180° от себя, так, чтобы нижняя грань оказалась вверху, а прочие остались на своих местах.
На данном этапе необходимо правильно выставить с помощью единственной формулы рёберные кубики, за счет чего на нижней грани окажется 2 кубика верного цвета.
4.1 (ВФП)В(П’В’Ф’)
5. Делаем согласованный крест
После этапа 3 возможны 3 базовых начальных позиции, применив к которым формулы этапа, получится необходимая сборка. Если текущая ситуация не подходит ни под один из вариантов, необходимо выполнить алгоритм 5.3 дважды.
Для каждой базовой ситуации имеется свой алгоритм решения? который сводится к повторению одной комбинации:
5.1 (ПС)4 В (ПС)4 В’
5.2 (ПС)4 В’ (ПС)4 В
5.3 (ПС)4 В2 (ПС)4 В2
Внимание: поворот средней грани «С» осуществляется с нижней стороны.
6. Затем – расстановка углов
На этом этапе снова нужно перевернуть, переориентировать кубик таким образом, чтобы в левом дальнем углу верхней грани оказался подходящий по цвету угловой кубик.
Выбор алгоритма зависит от конкретной ситуации и остаётся за «игроком»:
6.1 (П’Ф’Л’Ф)(ПФ’ЛФ) — прямой алгоритм
6.2 (Ф’Л’ФП’)(Ф’ЛФП) — обратный алгоритм
7. Теперь разворот углов
Заключительный этап сборки самый ответственный, поскольку неправильная сборка (выполнение алгоритма) приведет к нарушению конструкции и откату на несколько шагов назад.
В зависимости от сложившейся комбинации, необходимо применить один из алгоритмов, которые сводятся к одному:
7.1 (ПФ’П’Ф)2 В (ПФ’П’Ф)2
7.2 (ПФ’П’Ф)2 В’ (ПФ’П’Ф)2
7.3 (ПФ’П’Ф)2 В2 (ПФ’П’Ф)2
Каждый выполняется в 2 этапа: первая половина до правильной ориентации углового кубика, вторая половина (после поворота) до возвращения порядка в нижних слоях.
Ура, почти всё. Завершение сборки
Завершается сборка единственным поворотом последней собранной грани на 90° по/против часовой в зависимости от текущей ситуации.
Кубик Рубика собран!
А есть способы проще?
Нет, если вы не гений-рекордсмен. Вначале надо научиться собирать правильно.
Каждый из этапов сборки осуществляется строго из базового положения. Причем, в некоторых случаях кубик необходимо привести к базовому положению самостоятельно, переориентировав его либо повторно выполнив текущий (предыдущий) алгоритм.
Важен не только алгоритм конкретной операции, но и общая последовательность сборки. В противном случае нарушается строй решения задачи и возможен непредсказуемый вариант.
Остаётся ответить самому себе на вопрос: зачем собирать кубик Рубика?
Для основной массы населения планеты ответ очевиден. В отличие от спиннеров и других простых способов занять руки кубик Рубика позволяет тренировать не только руки, но и ум.
Решение (сборка) кубика вслепую невозможны. Вероятность этого события намного меньше, чем появление разумных инопланетян на Земле, начало Звездных войн или самостоятельное возрождение динозавров.
Так что руки в ноги — и за кубиком!
Как собрать кубик Рубика 3х3
Схема сборки кубика Рубика для начинающих. Инструкция состоит из 7 этапов. Длительность урока: 45 минут.
Сборка кубика Рубика – популярное упражнение, которое развивает логику и внимательность. В этой инструкции мы рассмотрим поэтапную сборку, состоящую из 7 основных шагов. Сборка рассчитана на 45 минут. Описанные в данном руководстве действия являются наиболее понятным и распространенным алгоритмом.
Этапы на рисунке выше
Итак, в данном руководстве рассмотрены 7 шагов, в которых работа над сборкой ведется по слоям.
1.Крест на первом слое.
2.Расстановка углов первого слоя (слой собран).
3.Ребра среднего слоя (слой собран).
4.Крест третьего слоя.
5.Ребра третьего слоя.
6.Расстановка углов третьего слоя.
7.Правильный разворот углов третьего слоя (слой собран, кубик собран).
Внимание!
В процессе сборки вы можете столкнуться с некоторыми трудностями. Если на одном из этапов вы зашли в тупик, постарайтесь внимательно проверить свои действия на предыдущих шагах. Также обратите внимание на свой кубик – он мог быть разобран и неправильно собран, что может послужить причиной неудачи в процессе работы. Избежать проблемы можно наверняка, предварительно разобрав кубик и собрав его по цветам.
Шаг 0. Подготовительный этап. Основные понятия.
Познакомьтесь с основными элементами кубика Рубика размером 3 на 3. Знание названий составляющих поможет вам с легкостью разобраться в инструкции, нам нужно знать, из чего кубик состоит, как вращается, и как называются его элементы. Итак, Элементы кубика Рубика:
Углы кубика(8 штук) – элементы, содержащие три цвета.
Каркас – это скелет кубика, он представляет собой крестовину, на которой закреплены центры.
U (от UP)
верхняя грань
аналогично:
D (от Down)
нижняя грань.
Обозначение поворотов
Повороты граней осуществляются на 90 градусов и обозначаются по названию грани, которую нужно повернуть.
Тренируемся! Давайте попробуем действовать по формулам. Выполните одну из самых популярных и используемых комбинаций, «четверку».
Найдите Угол с цветами красный-синий-желтый. Возьмите кубик так, чтобы этот угол был справа вверху. Обратите внимание на центр кубика, который обращен к вам (у нас он желтый)
R’ D’ R D
сделайте еще раз эту комбинацию и снова посмотрите на результат. Наш угол прыгнул вверх, но теперь он перекрутился другими цветами
Вывод: угол скачет вверх-вниз и поворачивается разными цветами. Если сделать комбинацию еще 4 раза мы придем к первоначальной ситуации. Попробуйте!
Внимание! Не просто желтый крест вверху, а правильное расположение ребер с учетом других центров кубика.
Начнем с Желто-Синего ребра. Для начала найдем его. Кубик держим синим к себе, желтым к верху.
Возможная ситуация: ребро расположено «наоборот», для того, чтобы развернуть его, делаем F U’ R U.
Поворачиваем кубик следующим (красным) центром к себе и собираем Желто-Красное ребро. Все аналогично. Затем Желто-Зеленое и Желто-Оранжевое.
Результат, которого нужно достичь на этом этапе. Все углы и ребра верхней грани стоят на своих местах.
Итак, стратегия второго этапа: опустить нужный элемент вниз, подкрутить низ так, чтобы элемент стал под свое место, поднять элемент вверх на свое место одной из формул.
Шаг 3: сборка среднего слоя кубика Рубика. Ставим 4 ребра на свои места в среднем слое.
Результат 3 этапа. Нам нужно разместить всего 4 ребра по своим местам.
Найдите ребро без белого цвета, к примеру, зелено-оранжевое. Покрутите грань, пока одна из наклеек не встанет к своему центру (зеленый к зеленому).
Если зеленая грань не совмещается с зеленым центром, совместите оранжевый цвет. Т.е. у нас 2 варианта.
U’ L’ U L
U F U’ F’
Выполните эти формулы (ребро переместится вниз и влево).
Наше ребро выскочит наверх и вы уже сможете все сделать так, чтобы поставить его на свое место правильно.
Стратегия этого этапа: ищем нужное ребро, поворотами верха правильно его позиционируем, одной из формул ставим ребро на свое место. Делаем этот алгоритм для всех 4-х ребер. Внимание! При сборке второго слоя первый слой (нижний) сохраняется собранным!
Шаг 4: Собираем «неправильный» белый крест на последнем слое.
Что делать!? Я собрал 2 слоя, но на третьем слое у меня не получается ни одна из ситуаций рис 21-24. Такого на нормальном кубике быть не должно. Это означает, что ваш кубик разбирали на части механическим способом, а назад собрали неправильно. Разберите куб на детали, соберите его правильно и начинайте заново.
Шаг 5. Делаем «правильный» белый крест.
Результат, которого нужно достичь на данном шаге. Верхние ребра совпадают по цветам с центрами.
Вращаем верхний слой, чтобы какие-либо ДВА ребра совпали по цветам с центрами из среднего слоя. Может получиться одна из двух ситуаций.
На свои места становятся два противолежащих ребра (у нас бело-синее и бело-зеленое), два остальных нужно поменять местами. Комбинация приведет вас к Рис 28.
R U R’ U R U2 R’
Два собраных ребра, стоят под углом* (у нас бело-синее и бело-оранжевое), два остальных нужно поменять местами комбинацией, при этом кубик держим, чтобы угол* смотрел от вас и вправо.
R U R’ U R U2 R’ U
Шаг 6. Расставляем углы верхнего слоя по своим местам. Не собраны у нас только 4 угловых элемента на верхней грани. Рассмотрите кубик, возможно один из центров уже стоит на своем месте, как на рис 30 или все углы стоят не на своих местах, как на рис 27. Не важно, как повернуты углы, важно только их расположение.
U R U’ L’ U R’ U’ L
Сделайте эту комбинацию, и один из кубиков обязательно станет на свое место, т.е. вы придете к ситуации на Рис 30.
На своем месте стоит один угол. Остальные нужно поменять местами, переместив каждый из них против часовой стрелки, как на Рис 31 или по часовой, как на Рис 32.
Вариант 1. Три несобранные ребра перемещаются против часовой стрелки и становятся на свои места. Собранным углом держим к себе и справа, как на рисунке.
U R U’ L’ U R’ U’ L
Вариант 2. Три несобранные ребра перемещаются по часовой стрелке и становятся на свои места. Собранным углом держим к себе и слева, как на рисунке.
U’ L’ U R U’ L U R’
Частый вопрос на этом этапе: ФОРМУЛА НЕПРАВИЛЬНАЯ!
Этой схеме уже много лет, все тысячу раз проверено, все схемы и формулы рабочие, гарантируем! Будьте внимательны перед выполнением формулы, читайте под формулой, каким цветом нужно держать к себе кубик. Внимательно отнеситесь к предыдущим советам.
R’ D’ R D
Начнем с Красно-Сине-Белого. Держим кубик так, чтобы этот угол смотрел на вас и был справа. Делаем «четверку» 2 или 4 раза, пока угол не развернется.
R’ D’ R D
Перед вами следующий Бело-Сине-Оранжевый угол. Опять разворачиваем его «четверкой». Если так получилось, что следующий угол уже правильно собран, тогда просто поверните верх ЕЩЕ РАЗ и собирайте следующий угол.
Мои поздравления! Вы собрали кубик Рубика!
Вы молодец, у вас получилось собрать кубик Рубика 3х3.
Поделитесь пожалуйста фотографией вашего собранного кубика в комментариях ниже!)