Come raccogliere un cubo di Rubik: uno schema per principianti

Il puzzle, inventato come aiuto visivo alla teoria algebrica, ha improvvisamente affascinato il mondo intero. Da decenni ormai, le persone lontane dalla matematica superiore hanno giocato ferocemente su un compito complesso e affascinante. Magic Cube è un ottimo strumento per lo sviluppo del pensiero logico e della memoria. Coloro che per primi si sono chiesti come raccogliere il cubo di Rubik, diagrammi e commenti aiuteranno a sostenere l'entusiasmo e forse a scoprire il mondo dello speedcub.

Segreti della costruzione di un cubo di Rubik: elementi, parti, concetti chiave

Le sei facce del puzzle hanno determinati colori e l'ordine della loro disposizione, brevettato dall'inventore. Numerosi falsi spesso si rivelano come colori insoliti o la loro posizione l'uno rispetto all'altro. Gli schemi e le descrizioni di apprendimento usano sempre schemi di colori standard. È abbastanza facile per i principianti confondersi nelle spiegazioni se si utilizza un cubo con una combinazione di colori diversa.

Colori di facce opposte: bianco - giallo, verde - blu, rosso - arancione.

Ogni lato è costituito da diversi elementi quadrati. Per il loro numero, si distinguono i tipi di cubi di Rubik: 3 * 3 * 3 (la prima versione classica), 4 * 4 * 4 (la cosiddetta "Vendetta di Rubik"), 5 * 5 * 5 e così via.

Il primo modello, assemblato da Erno Rubik, consisteva in 27 cubi di legno, ugualmente dipinti in sei colori e impilati uno sopra l'altro. Entro un mese, l'inventore cercò di raggrupparli in modo che le facce di un grande cubo fossero costituite da quadrati dello stesso colore. Lo sviluppo di un meccanismo che ha tenuto uniti tutti gli elementi ha richiesto ancora più tempo.

Il moderno cubo di Rubik dal design classico è costituito dai seguenti elementi:

• I centri sono le parti immobili l'una rispetto all'altra, fissate sull'asse di rotazione del cubo. Affrontano l'utente con un solo lato dipinto. In realtà, sei centri formano coppie speculari nella combinazione di colori.
• Le nervature sono elementi mobili. L'utente vede due lati colorati su ciascun bordo. Anche le combinazioni di colori sono standard qui.
• Angoli: otto elementi mobili situati ai vertici di un cubo. Ognuno di loro ha tre lati colorati.
• Il meccanismo di fissaggio è una croce di tre assi rigidamente fissi. Esiste un meccanismo alternativo simile a una sfera. Viene utilizzato in cubi ad alta velocità o multi-elemento. La costruzione di cubi con un numero pari di elementi sulle facce è particolarmente complicata: si tratta di un sistema di meccanismi a scatto interconnessi, a volte combinato con una croce. Ci sono ingranaggi magnetici per cubi di velocità professionali.

Il gioco con il cubo di Rubik è che con l'aiuto del meccanismo mobile gli elementi colorati sulle facce vengono riordinati e provano a riunirsi nell'ordine originale.

I fan del puzzle competono nella soluzione del tempo. Oltre al gioco di prestigio, per questo è necessario studiare, ricordare e portare all'automatismo centinaia di combinazioni di elementi colorati e azioni con essi. Questo sport insolito si chiama speedcubing.

I tornei di Speedcubers si svolgono regolarmente, i record vengono aggiornati. Nuovi orizzonti per i risultati si aprono costantemente. Come parte dei tornei, si svolgono gare per l'assemblea di ciechi, con una mano, gambe e così via.

L'hobby più recente è l'assemblaggio di solitari (schemi) su un cubo.

La struttura del cubo di Rubik e i nomi delle rotazioni

Per descrivere le manipolazioni con un enigma, scrivere schemi di decisione, movimenti di elementi l'uno rispetto all'altro e solo per comodità di comunicazione, è stato creato un linguaggio di rotazioni. È una designazione di lettera per ogni faccia e per le modalità della sua rotazione.

I lati del puzzle sono in maiuscolo.

Nei manuali in lingua russa per l'assemblaggio del cubo di Rubik, usa le lettere iniziali dei nomi russi:

• F - dalla "facciata";
• T - dalla "parte posteriore";
• P - dalla "destra";
• L - da "sinistra";
• B - dalla "cima";
• N - dal "fondo".

La comunità internazionale usa le lettere iniziali dei nomi dei volti in inglese.

Designazioni accettate dalla WCA (World Cube Association):

• R: da destra;
• L - da sinistra;
• U: dall'alto;
• D: dal basso;
• F - dalla parte anteriore;
• B - dalla parte posteriore.

L'elemento centrale è chiamato uguale alla faccia (R, D, F e così via).

Il bordo è adiacente a due facce, il suo nome è composto da due lettere (FR, UL e così via).

L'angolo, rispettivamente, è descritto da tre lettere (ad esempio FRU).

I gruppi di elementi che compongono gli strati intermedi tra le facce hanno anche i loro nomi:

• M (dal centro) - tra R e L.
• S (dalla posizione eretta) - tra F e B.
• E (da equatoriale) - tra U e D.

La rotazione delle facce è descritta da lettere che nominano facce e icone aggiuntive.

• L'apostrofo "" indica che la faccia o il livello ruota in senso antiorario.
• Il numero 2 indica la ripetizione del movimento.

Possibili azioni con la faccia, ad esempio, con la destra:

• R - rotazione in senso orario;
• R '- rotazione in senso antiorario.
• R2 è una doppia svolta, indipendentemente dalla direzione, poiché la faccia ha solo quattro posizioni possibili.

Per determinare in che modo girare un quadrante, devi presentare il quadrante dell'orologio su di esso ed essere guidato dal movimento di una lancetta immaginaria.

La rotazione delle facce opposte "in senso orario" è ottenuta in senso contrario.

I movimenti degli strati intermedi sono legati alle facce esterne:

• Lo strato M ruota nelle stesse direzioni di L.
• Il livello S è come F.
• Strato E - come D.

Un'altra importante designazione di "w" è la rotazione simultanea di due strati adiacenti. Ad esempio, Rw è la rotazione simultanea di R e M.

Le svolte dell'intero cubo sono chiamate intercettazioni. Sono eseguiti su tre piani, cioè lungo tre assi di coordinate: X, Y, Z.

• x e x "sono le rotazioni dell'asse X dell'intero cubo. I movimenti coincidono con le svolte del lato destro.
• yey sono le rotazioni del cubo lungo l'asse Y. I movimenti coincidono con le rotazioni della faccia superiore.
• z e z '- rotazione del cubo lungo l'asse Z. Il movimento coincide con la rotazione della faccia frontale.
• x2, y2, z2 - designazioni di doppie intercettazioni sull'asse specificato.

Oltre alle notazioni generalmente accettate, i manuali di assemblaggio sono pieni di slang, i nomi di tecniche, tecniche, algoritmi, schemi e figure su un cubo che sono popolari tra i speedcuber e così via. Le descrizioni schematiche di algoritmi che utilizzano solo frecce non sono meno richieste. Più esperienza acquisita nel risolvere il puzzle, più facile è comprendere descrizioni e spiegazioni, molte cose iniziano a essere percepite in modo intuitivo.

• Tappo - elementi colorati raccolti su un lato del cubo. Montare un puzzle equivale a assemblare tutti e sei i tappi.
• Cintura - elementi colorati adiacenti all'intestazione. Il cappuccio può essere assemblato in modo tale che la cintura sia composta da frammenti di colore disparati, ovvero gli angoli e le nervature non siano in posizione.
• Croce - una figura su un cappello di cinque frammenti dello stesso colore. Il montaggio spesso inizia con la costruzione di una croce. Non esiste una guida chiara. Questo passaggio consente la massima libertà d'azione e richiede un po 'di pensiero. Quando la croce è pronta, resta da seguire gli algoritmi appresi.
• Capovolgi: ruotando un angolo o un bordo in un punto rispetto al centro, questa azione richiede l'uso di algoritmi speciali.

Schemi e fasi di assemblaggio di puzzle per principianti

Gli schemi per principianti ti aiuteranno ad imparare e salvare i tuoi nervi raccogliendo un cubo irrimediabilmente aggrovigliato, sentendo la logica dei movimenti e elaborando gli algoritmi più semplici.

Prima di eseguire qualsiasi azione, è necessario esaminare il cubo. Nelle competizioni, la "pre-ispezione" richiede 15 secondi. Durante questo periodo, devi trovare elementi dello stesso colore, che saranno raccolti in un "cappello" nella prima fase. Tradizionalmente, iniziano dal lato bianco, cioè la maggior parte dei manuali presume che U sia bianco. I speedcuber "multicoloristi" possono iniziare a assemblare da qualsiasi direzione, ricostruendo mentalmente tutti gli algoritmi già pronti.

Cubo di Rubik 2x2

"Mini cubo" è composto da 8 elementi angolari. Nella prima fase, viene raccolto uno strato di quattro angoli. Nella seconda fase: gli angoli rimanenti vengono posizionati al loro posto, mentre possono essere capovolti, cioè gli elementi colorati non saranno sulle loro facce. Resta da dispiegarli sul lato destro.

• L'algoritmo "bang-bang" consente di spostare l'elemento angolare e orientarlo correttamente. Se esegui questa sequenza di azioni sei volte di seguito, il cubo tornerà alla sua posizione originale. Pertanto, se il cubo viene miscelato, è necessario applicarlo da 1 a 5 volte per impostare correttamente l'elemento. Algorithm Record: RUR’U '.
• Quando viene assemblato uno strato, è necessario ruotare il cubo con il secondo strato verso l'alto. Spostando questo livello in qualsiasi direzione, imposta uno degli angoli al loro posto. Successivamente, viene applicato un algoritmo che consente di scambiare due elementi adiacenti: gli angoli destro e sinistro della faccia anteriore. La sequenza di azioni è la seguente: URU’L’UR’U’LU.
• Quando tutti gli angoli sono a posto, vengono capovolti (capovolti) usando l'algoritmo "bang-bang". A questo punto, è importante non intercettare il cubo.

Come raccogliere un cubo di Rubik 3x3

1. Costruisci una "croce bianca" raccogliendo 4 bordi con adesivi bianchi attorno al centro bianco.
2. Combina i centri di colore dei lati R, L, U, D con i bordi corrispondenti della "croce bianca".
3. Metti gli angoli in posizione con adesivi bianchi. Usando l'algoritmo R’D’RD, ripetuto fino a cinque volte, gli angoli si sposteranno nella posizione corretta.
4. Per posizionare i bordi dello strato intermedio, è necessario intercettare il cubo - y2. Seleziona la nervatura senza adesivo giallo. Combinalo con il centro, abbinandolo a colori su un lato. Usando le formule, sposta il bordo sul livello intermedio: il bordo scende a sinistra: U’L’ULUFU’F '. Il bordo scende a destra: URU’R’U’F’UF.Se un elemento è al suo posto ma ruotato in modo errato, questi algoritmi vengono nuovamente utilizzati per spostarlo sul terzo livello e reinstallarlo.
5. Senza intercettare il cubo, raccogli la croce gialla sul cappuccio del terzo strato, ripetendo l'algoritmo: FRUR’U’F.
6. Combina correttamente i bordi dell'ultimo strato con i centri laterali, come è stato fatto per la prima croce. Due costole cadono facilmente in posizione. Gli altri due dovranno essere scambiati.Se sono l'uno contro l'altro: RUR’URU2R '. Se sui lati adiacenti: RUR’URU2R’U.
7. Posizionare gli angoli dell'ultima faccia nelle posizioni corrette. Se nessuno di questi si trova nel posto giusto, applica la formula URU’L’UR’U. Uno degli elementi starà correttamente. Per intercettare il cubo con questo angolo su se stesso, sarà in alto a destra sul bordo frontale. Sposta gli angoli rimanenti in senso antiorario su URU’L’UR’U o, al contrario, su UURLUR '. A questo punto, tutti i siti raccolti saranno ricostruiti, sembra che qualcosa sia andato storto. È importante assicurarsi che il dado non si ribalti e che il centro di F non si muova rispetto all'utente. La combinazione di mosse deve essere ripetuta fino a 5 volte.
8. Potrebbe essere necessario espandere gli elementi angolari allineando correttamente i frammenti di colore con il resto delle facce. Per espanderli (capovolgili), viene utilizzata la prima formula: R’D’RD. È importante non intercettare il cubo in modo che F e U non cambino.

Cubo di Rubik 4x4

I puzzle con più di tre elementi in un bordo coinvolgono un numero molto maggiore di combinazioni.

Particolarmente difficili sono le opzioni "pari", dal momento che non hanno un centro rigidamente fisso che aiuta a navigare nel puzzle classico.

Per 4 * 4 * 4, sono possibili circa 7,4 * 1045 posizioni degli elementi. Pertanto, è stato chiamato "la vendetta di Rubik" o Master Cube.

Designazioni aggiuntive degli strati interni:

• f - frontale interno;
• b - interno posteriore;
• r è il diritto interiore;
• l - interno sinistro.

Opzioni di assemblaggio: strato per strato, dagli angoli o colando a 3 * 3 * 3. Quest'ultimo metodo è il più popolare. Innanzitutto, quattro elementi centrali sono raccolti su ciascuna faccia. Quindi le coppie di costole vengono regolate e, infine, vengono impostati gli angoli.

• Quando si raccolgono elementi centrali, bisogna ricordare quali colori sono contrastati in coppia. Algoritmo per scambiare elementi dai quattro centrali: (Rr) U (Rr) ’U (Rr) U2 (Rr)’ U2.
• Quando si assemblano le nervature, ruotano solo le facce esterne. Algoritmi: (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) '. Nella maggior parte dei casi, le nervature possono essere assemblate in modo intuitivo. Quando sono rimasti solo due elementi del bordo: (Dd) R F "U R" F (Dd) "- per metterli fianco a fianco, U F" L F "L" F U "" per scambiarli.
• Successivamente, vengono applicate le formule cubo 3 * 3 * 3 per la permutazione e la rotazione degli angoli.

I casi complessi che richiedono una soluzione speciale sono parità. Le loro formule non risolvono il problema, ma eliminano gli elementi da una situazione di deadlock, portando il puzzle in una forma risolta da algoritmi standard.

• Due elementi di nervatura adiacenti con orientamento errato: r2 B2 U2 l U2 r "U2 r U2 F2 r F2 l" B2 r2.
• Coppie opposte di nervature con orientamento errato: r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2.
• Coppie di nervature una di fronte all'altra con l'orientamento errato: F 'U' F r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2 F 'U F.
• Gli angoli dell'ultimo strato sono fuori posto: r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2.

Assemblaggio puzzle rapido 5x5

Il montaggio è quello di dare un aspetto classico. Innanzitutto, 9 frammenti centrali sono raccolti su ciascun cappuccio e tre elementi costali. L'ultimo stadio è l'allineamento degli angoli.

Notazione aggiuntiva:

• sei la faccia superiore interna;
• d è il limite inferiore interno;
• e è la linea interna tra superiore e inferiore;
• (due facce tra parentesi) - rotazione simultanea.

L'assemblaggio degli elementi centrali è più semplice rispetto al caso precedente, poiché esistono coppie di colori rigidamente fisse.

• Nella prima fase, possono sorgere difficoltà se è necessario scambiare elementi su facce adiacenti. Se sono separati da un elemento del bordo: (Rr) U (Rr) "U (Rr) U2 (Rr)". Se si trovano sugli strati centrali interni: (Rr) 'F' (Ll) ’(Rr) U (Rr) U '(Ll) (Rr)'.
• La combinazione di elementi costali è intuitiva, non influisce sui centri raccolti: (Ll) ’U L’ U ’(Ll); (Ll) "U L2 U" (Ll); (Rr) U 'R U (Rr)' '; (Rr) U 'R2 U (Rr)'. La complessità è solo l'assemblaggio degli ultimi due bordi.

Formule di parità:

• scambia elementi negli strati u e d sui bordi di una faccia: (Dd) R F "U R" F (Dd) ";
• scambiare gli elementi di bordo situati nello strato intermedio su una faccia: (Uu) 2 (Rr) 2 F2 u2 F2 (Rr) 2 (Uu) 2;
• schierare questi elementi al loro posto, ovvero capovolgere: e R F "U R" F e ";
• dispiegare in posizione l'elemento costale dello strato intermedio: (Rr) 2 B2 U2 (Ll) U2 (Rr) ’U2 (Rr) U2 F2 (Rr) F2 (Ll)’ B2 (Rr) 2;
• scambia elementi nello strato laterale su una faccia: (Ll) ’U2 (Ll)’ U2 F2 (Ll) ’F2 (Rr) U2 (Rr)’ U2 (Ll) 2;
• capovolgi contemporaneamente tre costole: F "L" F U "o U F".

L'ultimo compito è quello di disporre gli angoli secondo il principio di un cubo classico.

Il modo più veloce Metodo Jessica Friedrich

Coloro che hanno già imparato a risolvere il puzzle in 1 - 2 minuti, cioè possono assemblare rapidamente il cubo di Rubik, giungere a una comprensione fondamentalmente nuova del problema. L'accelerazione meccanica ad un certo stadio diventa impossibile. Sono necessari algoritmi e tecniche speciali per ridurre i tempi di ricerca delle soluzioni.

La stratificazione della versione classica per accelerare il processo si riduce a quattro attività:

• croce iniziale su un cappello;
• assemblaggio simultaneo del primo e del secondo strato;
• ultimo cappello;
• cintura del terzo strato.

La difficoltà è che devi imparare e tenere a mente 119 formule compilate dall'autore del metodo, Jessica Friedrich. I gruppi di algoritmi F2L, OLL, PLL per ogni stadio descrivono tutte le possibili combinazioni della disposizione di elementi, curve e permutazioni necessarie per lavorare con coppie di angoli.

Il metodo ti consente di risolvere il puzzle in meno di 20 secondi.

Come raccogliere un cubo di Rubik ad occhi chiusi

Sono state sviluppate tecniche speciali per facilitare questo compito. Uno dei più popolari tra i speedcuber è il vecchio metodo Pochmann.

L'assemblaggio non viene eseguito a strati, ma in gruppi di elementi: prima tutti i bordi, quindi gli angoli.

Rib RU - buffer. Usando algoritmi speciali, il cubo che occupa questa posizione viene spostato al suo posto. L'elemento che lo ha sostituito nella posizione RU viene nuovamente spostato, e così via, fino a quando tutti i bordi sono in posizione. Fai lo stesso con gli angoli. Una caratteristica degli algoritmi di assemblaggio cieco è che consentono di spostare un elemento senza mescolare il resto.

Nel processo di assemblaggio cieco, il cubo non viene capovolto per non confondersi.

Prima di procedere con l'assemblaggio, il cubo viene "ricordato". Crea mentalmente una catena lungo la quale gli elementi si sposteranno. A ciascun adesivo è assegnata una propria lettera dell'alfabeto. Per i bordi e per gli angoli, lo speedcuber è un alfabeto separato. Il cubo di Rubik misto è ricordato come una sequenza di lettere. L'adesivo in alto sul cubo del buffer è la prima lettera, l'adesivo che prende il suo posto legittimo è il secondo e così via. Per semplicità, le parole sono composte da una sequenza di lettere e le frasi sono composte da parole.

Chi possiede il record per l'assemblaggio del cubo di Rubik più veloce

L'australiano Felix Zemdegs ha aggiornato due volte il record mondiale per l'assemblaggio del classico cubo di Rubik nel 2018. All'inizio dell'anno, il miglior tempo è stato registrato per 4,6 secondi, a maggio il puzzle è stato risolto in 4, 22 secondi.

L'atleta 22enne possiede molti altri record attuali 2015-2017:

• 4x4x4 - 19,36 secondi;
• 5x5x5 - 38,52 secondi;
• 6x6x6 - 1: 20.03 minuti;
• 7x7x7 - 2: 06.73 minuti;
• megaminx - 34,60 secondi;
• con una mano - 6,88 secondi.

Il record del robot registrato nel Guinness dei primati è di 0,637 secondi. Esiste già un modello esistente che può assemblare un cubo in 0,38 secondi. I suoi sviluppatori sono gli americani Ben Katz e Jared Di Carlo.