Hádanka, vynalezená jako vizuální pomůcka pro algebraickou teorii, najednou zaujala celý svět. Po celá desetiletí lidé daleko od vyšší matematiky hazardovali tvrdě nad složitým a fascinujícím úkolem. Magic Cube je skvělý nástroj pro rozvoj logického myšlení a paměti. Ti, kteří se poprvé divili, jak sbírat Rubikovu kostku, diagramy a komentáře pomohou podpořit nadšení a možná objevují svět speedcubingu.

Tajemství stavby Rubikovy kostky: prvky, části, klíčové pojmy

Šest tváří hádanky má určité barvy a pořadí jejich uspořádání, patentované vynálezcem. Četné padělky se často projevují jako neobvyklé barvy nebo jejich vzájemná poloha. Učební schémata a popisy vždy používají standardní barevná schémata. Pro začátečníky je docela snadné zmást vysvětlení, pokud použijete krychli s jiným barevným schématem.

Barvy protilehlých obličejů: bílá - žlutá, zelená - modrá, červená - oranžová.

Každá strana se skládá z několika čtvercových prvků. Podle počtu se rozlišují typy Rubikových kostek: 3 * 3 * 3 (první klasická verze), 4 * 4 * 4 (tzv. „Rubikova pomsta“), 5 * 5 * 5 atd.

První model, sestavený Erno Rubikem, sestával z 27 dřevěných kostek, rovnoměrně malovaných v šesti barvách a naskládaných na sebe. Během jednoho měsíce se vynálezce pokusil tyto skupiny seskupit tak, aby tváře velké krychle tvořily čtverce stejné barvy. Vývoj mechanismu, který držel všechny prvky pohromadě, trval ještě déle.

Moderní Rubikova kostka klasického designu se skládá z následujících prvků:

  • Středy jsou vzájemně nehybné části, fixované na ose rotace krychle. Čelí uživateli pouze jednou malovanou stranou. Ve skutečnosti šest center tvoří zrcadlové páry v barevném schématu.
  • Žebra jsou pohyblivé prvky. Uživatel vidí dvě barevné strany na každé hraně. Barevné kombinace jsou zde také standardní.
  • Rohy - osm pohyblivých prvků umístěných ve vrcholcích krychle. Každá z nich má tři barevné strany.
  • Upevňovací mechanismus je křížem tří tuhých pevných os. Existuje alternativní mechanismus podobný sféře. Používá se ve vysokorychlostních nebo víceprvkových krychlích. Konstrukce kostek se stejným počtem prvků na čelních plochách je obzvláště komplikovaná - jedná se o systém vzájemně propojených klikových mechanismů, někdy kombinovaných s křížem. K dispozici jsou magnetická kola pro profesionální rychlostní kostky.

Hra s Rubikovou kostkou je taková, že pomocí pohyblivého mechanismu jsou barevné prvky na tvářích uspořádány a snaží se sestavit v původním pořadí.

Fanoušci puzzle soutěží v řešení času. K tomu je třeba kromě obratu ruky studovat, zapamatovat si a přivést do automatizace stovky kombinací barevných prvků a akcí s nimi. Tento neobvyklý sport se nazývá speedcubing.

Turnaje Speedcubers se konají pravidelně, záznamy se aktualizují. Neustále se otevírají nové horizonty úspěchů. V rámci turnajů se pořádají soutěže o shromáždění nevidomých, jednou rukou, nohama atd.

Nejnovějším koníčkem je montáž solitaire (vzorů) na krychli.

Struktura Rubikovy kostky a názvy rotací

Za účelem popisu manipulací s hádankou, zapsání schémat rozhodnutí, pohybů prvků vůči sobě navzájem a jen pro pohodlí komunikace byl vytvořen jazyk rotací. Je to označení písmen pro každou tvář a pro způsoby její rotace.

Strany skládačky jsou kapitalizovány.

V příručkách v ruském jazyce pro sestavení Rubikovy kostky použijte počáteční písmena z ruských jmen:

  • F - z „fasády“;
  • T - od "zadní";
  • P - zprava;
  • L - zleva;
  • B - od „shora“;
  • N - od „zdola“.

Mezinárodní společenství používá počáteční písmena z názvů tváří v angličtině.

Označení přijatá WCA (World Cube Association):

  • R - zprava;
  • L - zleva;
  • U - shora;
  • D - zdola;
  • F - zepředu;
  • B - zezadu.

Centrální prvek se nazývá stejný jako obličej (R, D, F atd.).

Hrana přiléhá ke dvěma plochám, její název se skládá ze dvou písmen (FR, UL atd.).

Úhel je popsán třemi písmeny (například FRU).

Skupiny prvků, které tvoří střední vrstvy mezi plochami, mají také svá vlastní jména:

  • M (od středu) - mezi R a L.
  • S (z postavení) - mezi F a B.
  • E (z rovníku) - mezi U a D.

Otáčení obličejů je popsáno písmeny, které pojmenovávají tváře a další ikony.

  • Apostrof označuje, že se obličej nebo vrstva otáčí proti směru hodinových ručiček.
  • Číslo 2 označuje opakování hnutí.

Možné akce s tváří, například s pravou stranou:

  • R - otáčení ve směru hodinových ručiček;
  • R '- otáčení proti směru hodinových ručiček.
  • R2 je dvojitá zatáčka, bez ohledu na to, kterým směrem, protože plocha má pouze čtyři možné polohy.

Chcete-li určit, jakým způsobem otočíte obličej, musíte na něm předložit ciferník a být veden pohybem imaginární ruky.

Otáčením protilehlých ploch "ve směru hodinových ručiček" se získá počítadlo.

Pohyby středních vrstev jsou spojeny s vnějšími plochami:

  • Vrstva M se otáčí ve stejných směrech jako L.
  • Vrstva S je jako F.
  • Vrstva E - jako D.

Dalším důležitým označením „w“ je současná rotace dvou sousedních vrstev. Například Rw je současná rotace R a M.

Zatáčky celé krychle se nazývají zachycení. Jsou prováděny ve třech rovinách, tj. Podél tří souřadných os: X, Y, Z.

  • x a x 'jsou rotace osy X celé krychle. Pohyby se shodují se zatáčkami na pravé straně.
  • y a y 'jsou rotace krychle podél osy Y. Pohyby se shodují s rotacemi horní plochy.
  • z a z '- rotace krychle podél osy Z. Pohyb se kryje s rotací čelní strany.
  • x2, y2, z2 - označení dvojitého zastavení na určené ose.

Kromě obecně přijímaných zápisů jsou montážní manuály plné slangu, názvů technik, technik, algoritmů, vzorů a čísel na krychli, které jsou populární mezi speedcubery atd. Schematický popis algoritmů, které používají pouze šipky, není o nic méně žádoucí. Čím více zkušeností s řešením hádanky je, tím snazší je porozumět popisům a vysvětlením, mnoho věcí začíná být vnímáno intuitivně.

  • Části zbarvené na jedné straně krychle. Sestavení skládačky je stejné jako sestavení všech šesti čepic.
  • Prvky zabarvené v opasku vedle čísla. Víčko může být sestaveno tak, že pás se skládá z různorodých barevných fragmentů, to znamená, že rohové a žebrové prvky nejsou na svém místě.
  • Kříž - postava na klobouku z pěti fragmentů stejné barvy. Sestavení často začíná stavbou kříže. Neexistuje žádný jasný průvodce. Tento krok umožňuje největší svobodu jednání a vyžaduje určité zamyšlení. Když je kříž připraven, zbývá se řídit naučenými algoritmy.
  • Převrácení - otočení rohu nebo hrany na jednom místě vzhledem ke středu, tato akce vyžaduje použití speciálních algoritmů.

Schémata a fáze sestavování hádanek pro začátečníky

Schémata pro začátečníky vám pomohou naučit se a zachránit nervy shromažďováním beznadějně zamotané krychle, pociťováním logiky pohybů a vypracováním nejjednodušších algoritmů.

Před provedením jakékoli akce musíte kostku prozkoumat. V soutěžích trvá „předběžná kontrola“ 15 sekund. Během této doby musíte najít prvky stejné barvy, které budou shromážděny v „klobouku“ v první fázi. Tradičně začínají od bílé stránky, to znamená, že většina návodů předpokládá, že U je bílá. Speedcubers „Multicolorists“ se mohou začít sestavovat z jakéhokoli směru, mentálně znovu sestavovat všechny hotové algoritmy.

Rubikova kostka 2x2

„Mini kostka“ se skládá z 8 rohových prvků. V první fázi se shromažďuje jedna vrstva ze čtyř rohů. Ve druhé fázi - zbývající rohy jsou umístěny na jejich místech, zatímco mohou být otočeny vzhůru nohama, to znamená, že barevné prvky nebudou na jejich tvářích. Zbývá je nasadit na pravou stranu.

  • Algoritmus „bang-bang“ umožňuje pohybovat rohovým prvkem a správně jej orientovat. Pokud tuto sekvenci akcí provedete šestkrát za sebou, krychle se vrátí do své původní polohy. Pokud je tedy krychle smíšená, musíte ji použít 1 až 5krát, abyste správně nastavili prvek. Algoritmový záznam: RUR't.
  • Když je sestavena jedna vrstva, je nutné otočit krychli s druhou vrstvou nahoru. Pohybem této vrstvy v libovolném směru nastavte jeden z rohů na své místo. Dále je použit algoritmus, který vám umožní zaměnit dva sousední prvky - pravý a levý roh přední strany. Pořadí akcí je následující: URU'L'UR'ULU.
  • Když jsou všechny rohy na místě, jsou převráceny (převráceny) pomocí algoritmu „bang-bang“. V tomto okamžiku je důležité nepřerušovat krychli.

Jak sbírat Rubikovu kostku 3x3

  1. Postavte „bílý kříž“ shromážděním 4 okrajů s bílými nálepkami kolem bílého středu.
  2. Kombinujte barevné středy stran R, L, U, D s odpovídajícími okraji „bílého kříže“.
  3. Umístěte rohy na místo s bílými nálepkami. Pomocí algoritmu R'D'RD, opakovaného až pětkrát, se rohy převrátí do správné polohy.
  4. Chcete-li umístit okraje střední vrstvy, musíte zachytit krychli - y2. Vyberte žebro bez žluté nálepky. Zkombinujte ji se středem, na jedné straně barevně ladí. Pomocí vzorců posuňte okraj do střední vrstvy: Okraj klesne doleva: U'L'ULUFU'tF '. Okraj klesá doprava: URU'R'U'tF'UF.Pokud je prvek na svém místě, ale nesprávně otočený, tyto algoritmy se znovu použijí k přesunu do třetí vrstvy a opětovnému nainstalování.
  5. Bez zachycení krychle sbírejte žlutý kříž na uzávěru třetí vrstvy a opakujte algoritmus: FRUR´U'F '.
  6. Spojte okraje poslední vrstvy s postranními středy správně, jako tomu bylo u prvního kříže. Dvě žebra snadno padnou na místo. Ostatní dva budou muset být zaměněni.Pokud jsou proti sobě: RUR'URU2R '. Pokud na sousedních stranách: RUR'URU2R'U.
  7. Umístěte rohy poslední plochy na správné pozice. Pokud žádný z nich není na správném místě, použijte vzorec URU'L'UR'UL. Jeden z prvků bude stát správně. Chcete-li zachytit krychli v tomto úhlu k sobě, bude to vpravo nahoře na přední hraně. Přesuňte zbývající rohy proti směru hodinových ručiček na URU'L'UR'U'L, nebo naopak, U'L'URU'LUR ’. V této fázi budou všechny shromážděné stránky přestavěny, zdá se, že se něco pokazilo. Je důležité zajistit, aby se matrice nekroutila a střed F se nepohyboval vzhledem k uživateli. Kombinace tahů musí být opakována až 5krát.
  8. Možná budete muset rozšířit rohové prvky správným zarovnáním barevných fragmentů se zbytkem ploch. K jejich rozšíření (převrácení) se použije první vzorec: R'D'RD. Je důležité nepřerušovat krychli, aby se F a U nezměnily.

Rubikova kostka 4x4

Hádanky s více než třemi prvky na okraji zahrnují mnohem větší počet kombinací.

Obzvláště obtížné jsou „sudé“ možnosti, protože nemají pevně pevné centrum, které pomáhá orientovat se v klasické hádance.

Pro 4 * 4 * 4 je možné asi 7,4 * 1045 pozic prvků. Proto se mu říkalo „Rubikova pomsta“ nebo Master Cube.

Další označení vnitřních vrstev:

  • f - vnitřní čelní;
  • b - vnitřní zadní;
  • r je vnitřní právo;
  • l - vnitřní vlevo.

Možnosti montáže: vrstva po vrstvě, z rohů nebo odlitím do 3 * 3 * 3. Tato metoda je nejoblíbenější. Nejprve se na každé straně shromažďují čtyři centrální prvky. Poté se nastaví dvojice žeber a konečně se nastaví úhly.

  • Při sběru centrálních prvků je třeba si pamatovat, jaké barvy jsou ve dvojicích kontrastní. Algoritmus pro výměnu prvků ze střední čtyři: (Rr) U (Rr) 'U (Rr) U2 (Rr)' U2.
  • Při sestavování žeber se otáčí pouze vnější plochy. Algoritmy: (Ll) 'U' R U (Ll); (Ll) 'U' R2 U (Ll); (Ll) 'U' R 'U (Ll); (Rr) U L U '(Rr)'; (Rr) U L2 U '(Rr)'; (Rr) U L 'U' (Rr) '. Ve většině případů mohou být žebra sestavena intuitivně. Když zbývají pouze dva okrajové prvky: (Dd) R F 'U R' F (Dd) '- pro jejich umístění vedle sebe, U F' L F 'L' F U '- pro jejich výměnu.
  • Dále se aplikují vzorce 3 * 3 * 3 krychle pro permutaci a rotaci rohů.

Složité případy, které vyžadují speciální řešení, jsou parity. Jejich vzorce neřeší problém, ale knock out elementy z deadlock situace, přinášet puzzle do formy řešené standardními algoritmy.

  • Dva sousední žebrové prvky ve špatné orientaci: r2 B2 U2 l U2 r 'U2 r U2 F2 r F2 l' B2 r2.
  • Protilehlé páry žebrových prvků ve špatné orientaci: r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2.
  • Dvojice žeberových prvků směřujících proti sobě ve špatné orientaci: F 'U' F r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2 F 'U F.
  • Rohy poslední vrstvy jsou mimo místo: r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2.

Rychlá montáž skládačky 5x5

Shromáždění má přinést klasický vzhled. Nejprve se shromáždí 9 středních fragmentů na každém víčku a třech žeberových prvcích. Poslední fází je zarovnání úhlů.

Další zápis:

  • u je vnitřní horní plocha;
  • d je vnitřní dolní mez;
  • e je vnitřní linie mezi horní a dolní;
  • (dvě plochy v závorce) - současné otáčení.

Sestavení centrálních prvků je snazší než v předchozím případě, protože jsou tuhé pevné dvojice barev.

  • V první fázi mohou nastat potíže, pokud potřebujete vyměnit prvky na sousedních plochách. Jsou-li odděleny jedním okrajovým prvkem: (Rr) U (Rr) 'U (Rr) U2 (Rr)' '. Pokud jsou umístěny na vnitřních středních vrstvách: (Rr) 'F' (Ll) '(Rr) U (Rr) U' (Ll) (Rr) '.
  • Kombinace žeberových prvků je intuitivní a neovlivňuje shromážděná centra: (Ll) 'U L' U '(Ll); (Ll) 'U L2 U' (Ll); (Rr) U 'R U (Rr)'; (Rr) U 'R2 U (Rr)'. Složitost je pouze sestavením posledních dvou hran.

Paritní vzorce:

  • zaměňte prvky ve vrstvách u a d na okrajích jedné plochy: (Dd) R F 'U R' F (Dd) ';
  • zaměnit okrajové prvky umístěné ve střední vrstvě na jedné straně: (Uu) 2 (Rr) 2F2 u2 F2 (Rr) 2 (Uu) 2;
  • rozmístit tyto prvky na svých místech, tj. překlopit: e R F 'U R' F e ';
  • nasadit žebrový prvek střední vrstvy: (Rr) 2 B2 U2 (Ll) U2 (Rr) 'U2 (Rr) U2F2 (Rr) F2 (Ll)' B2 (Rr) 2;
  • zaměnit prvky v postranní vrstvě na jedné straně: (Ll) 'U2 (Ll)' U2 F2 (Ll) 'F2 (Rr) U2 (Rr)' U2 (Ll) 2;
  • překlopte současně tři žebra: F 'L' F U 'nebo U F' L.

Posledním úkolem je uspořádat rohy podle principu klasické kostky.

Nejrychlejší způsob. Jessica Friedrichova metoda

Ti, kteří se již naučili řešit hádanku za 1 - 2 minuty, tj. Mohou opravdu rychle sestavit Rubikovu kostku, dospívají k zásadně novému pochopení problému. Mechanické zrychlení v určité fázi je nemožné. Ke zkrácení doby hledání řešení jsou zapotřebí speciální algoritmy a techniky.

Vrstvení klasické verze pro urychlení procesu sestává ze čtyř úkolů:

  • počáteční kříž na jednom klobouku;
  • současné sestavení první a druhé vrstvy;
  • poslední klobouk;
  • pás třetí vrstvy.

Obtížnost spočívá v tom, že se musíte učit a mít na paměti 119 receptur sestavených autorem metody Jessica Friedrich. Skupiny algoritmů F2L, OLL, PLL pro každou fázi popisují všechny možné kombinace uspořádání prvků, zatáčky a permutace nezbytné pro práci s dvojicemi hrana-úhel.

Tato metoda vám umožní vyřešit hádanku za méně než 20 sekund.

Jak sbírat Rubikovu kostku se zavřenýma očima

Pro usnadnění tohoto úkolu byly vyvinuty speciální techniky. Jedním z populárních mezi speedcubers je stará Pochmannova metoda.

Montáž není prováděna ve vrstvách, ale ve skupinách prvků: nejprve všechny hrany, pak rohy.

Rib RU - vyrovnávací paměť. Pomocí speciálních algoritmů se krychle zabírající tuto pozici přesune na své místo. Prvek, který jej nahradil v poloze RU, se znovu pohybuje a tak dále, dokud nejsou všechny okraje na svém místě. To samé udělejte s rohy. Algoritmy algoritmů slepé montáže jsou v tom, že umožňují pohybovat elementem bez míchání zbytku.

V procesu slepé montáže není krychle převrácena, aby nedošlo k záměně.

Před zahájením montáže je kostka „zapamatována“. Duševně vytvoří řetěz, po kterém se prvky budou pohybovat. Každému štítku je přiřazeno vlastní písmeno abecedy. Pro hrany a rohy je speedcuber samostatnou abecedou. Smíšená Rubikova kostka je zapamatována jako posloupnost písmen. Horní nálepka na vyrovnávací kostce je první písmeno, nálepka, která zaujímá své správné místo, je druhá a tak dále. Pro jednoduchost se slova skládají z posloupnosti písmen a věty se skládají ze slov.

Kdo vlastní rekord pro nejrychlejší sestavu Rubikovy kostky

Australský Felix Zemdegs dvakrát aktualizoval světový rekord v sestavování klasické Rubikovy kostky v roce 2018. Na začátku roku byl nejlepší čas zaznamenán na 4,6 sekundy, v květnu byla hádanka vyřešena za 4, 22 sekund.

22letý sportovec vlastní několik dalších aktuálních záznamů 2015 - 2017:

  • 4x4x4 - 19,36 sekund;
  • 5x5x5 - 38,52 sekund;
  • 6x6x6 - 1: 20,03 minut;
  • 7x7x7 - 2: 06,73 minut;
  • megaminx - 34,60 sekund;
  • jednou rukou - 6,88 sekund.

Záznam robota zaznamenaný v Guinessově knize rekordů je 0,637 sekundy. Již existuje model, který dokáže kostku sestavit za 0,38 sekundy. Jeho vývojáři jsou Američané Ben Katz a Jared Di Carlo.

Související:Více od autora: