Венгерский скульптор и архитектор Эрне Рубик создал наглядное пособие для студентов по теории групп, но его магический кубик завоевал сердца людей разных возрастов и стремительно облетел весь мир, сделав изобретателя миллионером. Сборка кубика Рубика может показаться сложной, но освоив алгоритмы и принцип сборки, можно превратить решение головоломки в соревнование на скорость.
Конструкция кубика Рубика и обозначения поворотов.
Без понимания устройства кубика Рубика вернуть ему исходный вид будет крайне трудно, а говорить о соревнованиях по скоростному сборке — вообще невозможно.
Распространенный кубик 3х3 включает 26 элементов, разделенных на категории.
- Шестнадцать неизменных элементов с одним цветом, расположенные в фиксированном порядке друг относительно друга.
- Реберных двенадцать. Они двухцветные и всегда остаются на боковинах, независимо от проделанных вращений.
- Восемь элементов, расположенных постоянно в углах куба и имеющих три разных цвета.
В конструкции кубика Рубика имеется ещё одна деталь, незаметная глазу: крестовина, на которую устанавливаются центральные элементы.
Количество элементов в кубике зависит от его разрядности. В некоторых случаях элементы могут отсутствовать вовсе. К примеру, в головоломке 2×2 присутствуют лишь угловые кубики, всего восемь штук.
Шесть сторон куба окрашены разными цветами. Цвета выбраны специально, и на стандартном кубике Рубика они расположены парами: белый — жёлтый, красный — оранжевый, зелёный — синий.
Для понимания алгоритмов решения пространственных задач, изложенных в виде формул, необходимо освоить принятые международные обозначения граней и способов их поворотов.
Взяв кубик в руки, грань, обращённая к наблюдателю, называется фронтальной и обозначается буквой F. Противоположная ей сторона – задняя (B). Также выделяют левую (L), правую (R), верхнюю (U) и нижнюю (D) грани.
Для обозначения поворота грани кубика Рубика на 90° в формулах используют латинскую букву, обозначающую грань. При двойном повороте рядом ставят цифру 2. Если поворот против часовой стрелки, к букве добавляют апостроф. Например, R’ означает поворот правой грани на 90° против часовой стрелки.
Раскрываем тайны сборки куба Рубика: составные части, структура и главные понятия.
Эрне Рубик проработал над созданной им головоломкой целый месяц. Для желающих одолеть магический кубик сейчас разработано много методик.
Самые популярные из них:
- Новичкам – полное пособие, разлагающее решение задачи на семь шагов.
- Метод Джессики Фридрих является самым популярным способом у энтузиастов быстрой сборки кубиков Рубика, несмотря на то что в некоторых аспектах похож на алгоритм для новичков.
- Метод Валерия Морозова основан на интуиции. В нём нет формул, цель – не дать готовый результат, а разъяснить конструкцию кубика, чтобы сам человек мог найти решение головоломки.
Для изучения сборки кубика Рубика предлагается сначала разобрать конструкцию на составляющие части, а затем собрать заново.
Перед изучением любой методики сборки кубика полезно узнать некоторые термины, используемые в алгоритмах.
Верный крест формируется так, что грани его ребер соответствуют цветам центральных элементов на торцах, создавая на верхней грани цвет, свойственный центральному элементу.
Неверный крест различается с правильным тем, что кубики, собранные на верхней грани в форму креста, не имеют совпадения реберных граней с элементами заданного цвета боковых сторон.
Это пары реберных элементов, у которых цвета наMatching faces совпадают, и которые можно поставить сразу же в первый и второй слой головоломки.
Руководство по сборке кубика Рубика для новичков
С момента появления в 1974 году механической головоломки появилось несколько ее вариантов. Это кубики с разным количеством элементов на грани, а также подобные головоломки: пирамидка Мефферта и змейка из треугольников. Рассмотрим порядок сборки различных кубических вариаций.
Как собрать кубик Рубика 2х2
Мини-куб — это Головоломка Рубика разрядностью 2х2. Несмотря на то, что появился позже, этот вариант стал упрощённым вариантом классического кубика. Сборку его новичок сможет освоить за 20-30 минут.
Разгадать загадку можно за три шага.
- Чтобы собрать первый слой кубика, нужно соединить элементы так, чтобы все на нижнем слое были одного цвета, и боковые грани парных элементов совпадали по цвету.
- Расположите элементы верхнего слоя, определив цвет нижнего слоя (единственный отсутствующий в этом слое). Затем установите кубики верхнего ряда в углах, соответствующих цветам на гранях элементов, не беспокоясь о точном расположении цветов.
- Для сборки кубика Рубика нужно повернуть угловые кубики верха по часовой или против часовой стрелке до тех пор, пока не встанут на свои места.
Для правильного размещения кубиков нижнего и верхнего слоёв применяют данные формулы.
- Элементы по диагонали меняют местами – ВФПВП’В’Ф’.
- Изменяют положение рядом стоящие элементы — ФВФ’В’Л’В’Л.
Для перемещения граней элемента:
- по часовой стрелке – ФН²Ф’П’Н²П;
- против часовой стрелки – П’Н²ПФН²Ф’.
Головоломка 3х3
Собрать кубик Рубика 3х3 возможно, пройдя семь этапов.
- Собирать первый слой крестом из подходящих элементов. Цвет этих элементов не важен, хотя некоторые начинают с белых.
- Установите грани первого ряда, и первый слой готов.
- Установите ребра среднего ряда на свои места, после чего образуются два слоя.
- Сооружение надёжного креста на нижней части конструкции.
- Угловые элементы следует разместить в соответствии с цветами граней, которые должны соответствовать занимаемому углу, хотя расположение может отличаться от исходного.
- На последнем этапе поворотом углов установим элементы на место.
С собиранием головоломки следует быть осторожным и не крутить кубик в руках, иначе можно запутаться в положении граней: какая верхняя, какая правая, задняя, левая или фронтальная.
Кубик Рубика 4х4
Разгадка этой головоломки, несмотря на высокую степень сложности, может быть выполнена за минимальное число шагов.
- Для сборки центров необходимо распределить по четыре элемента одного цвета на каждой грани в ее центре. Обратите внимание, что центры кубика подвижны, и вы можете сами решить, какой цвет будет находиться напротив какого.
- На данном этапе необходимо соединить пары граней ребер по их положению. При правильной сборке получится куб с неправильно установленными только вершинными элементами.
- Настройка углов и преодоление паритетов. С помощью формул кубика Рубика 3х3 и вращением внешних граней можно полностью собрать головоломку. Однако могут возникнуть паритеты – ситуации, недопустимые в кубике разрядностью 3х3. После их решения структура верхнего слоя может быть нарушена, это нормально. Алгоритмы для классического варианта помогут расставить угловые элементы в нужном порядке.
Быстрая сборка головоломки 5х5
Сложность головоломки почти не затрагивает последовательность её решения; этапы остаются прежними.
- Сначала собираем центры из девяти кубиков одного цвета на каждой грани. Для этого достаточно понять процесс, который упростит задачу до обычных пятнашек.
- Складываем и ставим на свои места группы из трёх граней ребер. Для решения этой задачи не требуется поворачивать центральные слои, всё выполняется исключительно с внешними.
- Когда собранные все ребра, кроме двух неустанавливаемых, наступает состояние, называемое паритетом. Лишь после его разрешения возможно перейти к финальному этапу сборки.
Самый стремительный метод. Техника Джессики Фридрих.
Этот способ быстрой сборки предпочитают спидкуберы, но новичкам лучше начать с пошагового алгоритма, чтобы разобраться в принципе работы головоломки.
Овладеть методом Джессики Фридрих позволит лишь после запоминания 119 алгоритмов, используемых в последующих шагах.
- Правильное размещение элементов на старте занимает время, средняя партия завершается за семь ходов.
- Восстановив расположение элементов первого и второго слоя с помощью четырех пар «боковушка-угол», для размещения каждой пары на нужную сторону понадобится примерно семь шагов.
- Направление оставшихся элементов осуществляется путем поворота как граней, так и вершин, чтобы цвет крайней грани был направлен вверх. Для этого необходимо изучить пятьдесят семь вариантов расположения.
- Для манипулирования элементами в последнем слое необходимо изучить ещё 21 алгоритм. По приблизительным расчётам, метод Джессики Фридрих позволяет решить головоломку 3х3 за 56 шагов.
Как научиться собирать кубик Рубика без зрительного контроля.
Освоили кубик Рубика с открытыми глазами за минуту? Тогда приготовьтесь к новой ступени – сборке вслепую. Здесь важно не решить головоломку, а запомнить места переставленных элементов на гранях.
На соревнованиях по спидкубингу время сборки вслепую рассчитывается не только исходя из времени, затраченного на манипуляции с кубиком, но и на его осмотр.
Любители скоростного собирания кубиков часто применяют метод Римской комнаты, известный также как Дворец или Дорогой Цицерона. Принцип метода – воображаемая комната или маршрут, где понятия (например, положение деталей головоломки) ассоциируются с предметами в комнате или по дороге. Во время решения головоломки достаточно пройтись по знакомой дороге или комнате и расположить детали на своих местах.
Не грусти, если сразу не получится собрать кубик Рубика, закрыв глаза. И с открытыми глазами многие не справляются с этой задачей без практики.
Кто устанавливает рекорды скорости сборки?
Для быстрой сборки кубика Рубика недостаточно лишь знания алгоритмов расположения деталей. Требуется также высокая точность и быстрота движений руками.
Для тех, кто впервые решает эту головоломку, на решение может уйти от нескольких часов до пары дней. Австралиец Феликс Земдегс в 2016 году справился с задачей за 4,73 секунды. Такой результат впечатляет, но не является пределом скорости человеческого мозга и рук, ведь уже в 2017 году американский пятнадцатилетний подросток Патрик Понс показал время 4,69 секунды.
Пришло время перевести дух и выяснить, кто установил рекорд скорости сборки кубика Рубика и каков этот рекорд. В 2018 году Феликс Земдегс побил не только свой предыдущий рекорд, но и рекорд американского юного гения, собрав головоломку за 4,22 секунды.
