כיצד לאסוף קוביית Rubik: תוכנית למתחילים

הפאזל, שהומצא ככלי עזר חזותי לתיאוריה האלגברית, כובש לפתע את כל העולם. זה עשרות שנים שאנשים רחוקים מתמטיקה גבוהה יותר הימרו בחריפות על משימה מורכבת ומרתקת. קוביית הקסם היא כלי נהדר לפיתוח חשיבה וזיכרון לוגי. מי שתהה לראשונה כיצד לאסוף את קוביית Rubik, דיאגרמות ותגובות יעזור לתמוך בהתלהבות, ואולי לגלות את עולם צינור המהירות.

סודות בניית קוביית רוביק: אלמנטים, חלקים, מושגי מפתח

לששת הפנים של הפאזל צבעים מסוימים וסדר סידורם, כפטנט על ידי הממציא. זיופים רבים חושפים את עצמם לעתים קרובות כצבעים יוצאי דופן או את מיקומם יחסית זה לזה. ערכות למידה ותיאורים משתמשים תמיד בתכניות צבע רגילות. למתחילים זה די קל להתבלבל מההסברים אם משתמשים בקוביה עם ערכת צבעים שונה.

צבעים של פרצופים מנוגדים: לבן - צהוב, ירוק - כחול, אדום - כתום.

כל צד מורכב מכמה אלמנטים מרובעים. במספרם נבדלים סוגים של קוביות של רוביק: 3 * 3 * 3 (הגרסה הקלאסית הראשונה), 4 * 4 * 4 (מה שנקרא "נקמת רוביק"), 5 * 5 * 5 וכן הלאה.

הדגם הראשון, שהורכב על ידי ארנו רוביק, כלל 27 קוביות עץ, צבועות באותה מידה בשישה צבעים ונערמו זו על גבי זו. תוך חודש ניסה הממציא לקבץ אותם כך שפני קוביה גדולה נוצרו מאותם ריבועים צבעוניים. פיתוח של מנגנון שהחזיק את כל האלמנטים יחדיו לקח עוד יותר זמן.

קוביית Rubik המודרנית בעיצוב קלאסי מורכבת מהאלמנטים הבאים:

• המרכזים הם החלקים ללא תנועה יחסית זה לזה, קבועים על ציר הסיבוב של הקוביה. הם ניצבים מול המשתמש עם צבוע אחד בלבד. למעשה, שישה מרכזים יוצרים זוגות מראה בתבנית הצבעים.
• צלעות הן אלמנטים מטלטלין. המשתמש רואה שני צדדים צבעוניים בכל קצה. שילובי צבעים הם גם סטנדרטיים כאן.
• פינות - שמונה אלמנטים מטלטלין הנמצאים בקודקודי הקוביה. לכל אחד מהם שלושה צדדים צבעוניים.
• מנגנון ההידוק הוא צלב של שלושה צירים קבועים בקשיחות. יש מנגנון חלופי הדומה לתחום. הוא משמש בקוביות במהירות גבוהה או רב-אלמנטית. בניית קוביות עם מספר אחיד של אלמנטים על הפנים מורכבת במיוחד - מדובר במערכת של מנגנוני קליקים קשורים זה בזה, לעיתים בשילוב עם צלב. ישנם הילוכים מגנטיים לקוביות מהירות מקצועיות.

המשחק עם קוביית ה- Rubik הוא שבעזרת המנגנון הניתן להזזה מחדש האלמנטים הצבעוניים על הפנים ומנסים להרכיב בסדר המקורי.

חובבי הפאזלים מתחרים בפתרון הזמן. בנוסף לרווחת היד, לשם כך יש צורך ללמוד, לזכור ולהביא לאוטומטיזם מאות שילובים של אלמנטים צבעוניים ופעולות איתם. הספורט הלא שגרתי הזה נקרא צינור מהיר.

טורנירי Speedbubers מתקיימים באופן קבוע, הרשומות מתעדכנות. אופקים חדשים להישגים נפתחים ללא הרף. במסגרת הטורנירים מתקיימות תחרויות להרכבה באופן עיוור, ביד אחת, רגליים וכן הלאה.

התחביב החדש ביותר הוא הרכבת סוליטייר (דפוסים) על קוביה.

מבנה קוביית הרוביק ושמות הסיבובים

על מנת לתאר מניפולציות עם חידה, רשמו תוכניות החלטה, תנועות של אלמנטים יחסית זה לזה, ובדיוק לנוחיות התקשורת נוצרה שפת סיבובים. זהו יישום אותיות לכל פנים ולדרכי הסיבוב שלה.

צידי הפאזל משתמשים באותיות רישיות.

במדריכים בשפה הרוסית להרכבת קוביית Rubik, השתמש באותיות ראשוניות משמות רוסיים:

• F - מה"חזית ";
• T - מה"עורף ";
• P - מ"ימין ";
• L - מ"שמאל ";
• B - מלמעלה ";
• N - מ"תחתית ".

הקהילה הבינלאומית משתמשת באותיות ראשוניות משמות הפרצופים באנגלית.

ציונים שהתקבלו על ידי ה- WCA (איגוד הקוביות העולמי):

• R - מימין;
• L - משמאל;
• U - מלמעלה;
• ד - מלמטה;
• F - מקדימה;
• ב '- מאחור.

האלמנט המרכזי נקרא זהה לפנים (R, D, F וכן הלאה).

הקצה צמוד לשני פנים, שמו מורכב משתי אותיות (FR, UL וכן הלאה).

הזווית, בהתאמה, מתוארת על ידי שלוש אותיות (לדוגמא, FRU).

לקבוצות האלמנטים המרכיבים את השכבות האמצעיות בין הפנים יש גם שמות משלהם:

• M (מאמצע) - בין R ל.
• S (מעמידה) - בין F ל B.
• E (מהמשוואתית) - בין U ל D.

סיבוב הפנים מתואר על ידי אותיות המציינות פרצופים וסמלים נוספים.

• האפיפיור "'" מציין שהפנים או השכבה מסתובבים נגד כיוון השעון.
• המספר 2 מציין את החזרה על התנועה.

פעולות אפשריות עם הפנים, למשל עם הזכות:

• R - סיבוב בכיוון השעון;
• R '- סיבוב נגד כיוון השעון.
• R2 הוא סיבוב כפול, לא משנה לאיזה כיוון, מכיוון שלפנים יש רק ארבעה עמדות אפשריות.

כדי לקבוע באיזו דרך להפוך פנים, עליך להציג את חיוג השעון עליו ולהנחות על ידי תנועת יד דמיונית.

הסיבוב של הפנים הנגדיות "בכיוון השעון" מתקבל כנגד.

תנועות השכבות האמצעיות קשורות לפנים החיצוניות:

• שכבה M מסתובבת לאותם כיוונים כמו ל.
• שכבה S דומה לפ '.
• שכבה E - כמו ד.

ייעוד חשוב נוסף של "w" הוא סיבוב סימולטני של שתי שכבות סמוכות. לדוגמה, Rw הוא הסיבוב בו זמנית של R ו- M.

פניות הקוביה כולה נקראות יירוטים. הם מבוצעים בשלושה מטוסים, כלומר לאורך שלושה צירים קואורדינטיים: X, Y, Z.

• x ו- x 'הם סיבובי ציר ה- X של הקוביה כולה. התנועות חופפות את פניות הצד הימני.
• y ו- y '- סיבוב הקוביה לאורך ציר ה- Y. התנועות חופפות לסיבובי הפנים העליונים.
• z ו- z '- סיבוב הקוביה לאורך ציר Z.התנועה חופפת עם סיבוב הפנים הקדמיות.
• x2, y2, z2 - ייעודים של יירוט כפול בציר שצוין.

בנוסף לרישומים המקובלים, מדריכי ההרכבה מלאים בסלנג, שמות הטכניקות, הטכניקות, האלגוריתמים, הדפוסים והדמויות על קובייה הפופולריות בקרב תנורי המהירות וכן הלאה. תיאורים סכמתיים של אלגוריתמים המשתמשים בחצים בלבד אינם פחות מבוקשים. ככל שנצבר ניסיון רב יותר בפתרון הפאזל, כך קל יותר להבין תיאורים והסברים, דברים רבים מתחילים להיתפס באופן אינטואיטיבי.

• אלמנטים בצבע כובע שנאספו בצד אחד של הקוביה. הרכבת פאזל זהה להרכבת כל ששת הכובעים.
• חגורה - אלמנטים צבעוניים הסמוכים לכותרת. ניתן להרכיב את הכובע כך שהחגורה מורכבת משברי צבע שונים, כלומר, אלמנטי הפינה והצלעות אינם במקום.
• צלב - דמות על כובע של חמישה שברים באותו צבע. ההרכבה לעיתים קרובות מתחילה בבניית צלב. אין מדריך ברור. צעד זה מאפשר את חופש הפעולה הגדול ביותר ודורש מחשבה מסוימת. כאשר הצלב מוכן, נותר לעקוב אחר האלגוריתמים המלומדים.
• היפוך - סיבוב פינה או קצה במקום אחד ביחס למרכז, פעולה זו דורשת שימוש באלגוריתמים מיוחדים.

ערכות ושלבים של הרכבת פאזלים למתחילים

ערכות למתחילים יעזרו לכם ללמוד ולחסוך את העצבים שלכם על ידי איסוף קובייה סבוכה ללא תקנה, לחוש את ההיגיון של התנועות ולעמוד את האלגוריתמים הפשוטים ביותר.

לפני שתבצע פעולה כלשהי, עליך לבחון את הקוביה. בתחרויות, "בדיקה מקדימה" אורכת 15 שניות. במהלך תקופה זו אתה צריך למצוא אלמנטים מאותו צבע, אשר ייאספו "כובע" בשלב הראשון. באופן מסורתי, הם מתחילים מהצד הלבן, כלומר, רוב המדריכים מניחים כי U הוא לבן. מכבי המהירות "רב-צבעוניות" יכולים להתחיל להרכיב מכל כיוון, ולבנות מחדש את כל האלגוריתמים המוכנים.

הקוביה של רוביק 2x2

"קוביית מיני" מורכבת משמונה אלמנטים פינתיים. בשלב הראשון נאספת שכבה אחת של ארבע פינות. בשלב השני - הפינות הנותרות ממוקמות במקומותיהן, בזמן שניתן להפוך אותן הפוך, כלומר אלמנטים צבעוניים לא יהיו על פניהם. נותר לפרוס אותם בצד ימין.

• אלגוריתם "המפץ" מאפשר לך להזיז את אלמנט הפינה ולכוון אותו נכון. אם תבצע רצף פעולות זה שש פעמים ברציפות, הקוביה תחזור למקומה המקורי. לפיכך, אם הקוביה מעורבבת, עליכם להחיל אותה פעם אחת עד חמש פעמים כדי להגדיר את האלמנט בצורה נכונה. רשומת אלגוריתם: RUR’U '.
• כאשר מורכבים שכבה אחת, יש צורך להפוך את הקוביה כשהשכבה השנייה למעלה. הזזת שכבה זו לכל כיוון, הצב את אחת הפינות במקומן. בשלב הבא מיושם אלגוריתם המאפשר להחליף שני אלמנטים סמוכים - הפינות הימניות והשמאליות של הפנים הקדמיות. רצף הפעולות הוא כדלקמן: URU’L’UR’U’LU.
• כאשר כל הפינות נמצאות במקום, הן מועברות (הופכות) בעזרת אלגוריתם "המפץ". בשלב זה, חשוב לא ליירט את הקוביה.

כיצד לאסוף קוביית Rubik 3x3

1. בנה "צלב לבן" על ידי איסוף 4 קצוות עם מדבקות לבנות סביב המרכז הלבן.
2. שלב את מרכזי הצבעים של הצדדים R, L, U, D עם הקצוות התואמים של "הצלב הלבן".
3. הניחו את הפינות במקום עם מדבקות לבנות. בעזרת האלגוריתם R’D’RD, החוזר על עצמו עד חמש פעמים, הפינות יחלפו למיקום הנכון.
4. כדי להניח את שולי השכבה האמצעית, עליכם ליירט את הקוביה - y2. בחר צלע ללא מדבקה צהובה. שלב אותו עם המרכז, התואם בצבע מצד אחד. השתמש בפורמולות, העבר את הקצה לשכבה האמצעית: הקצה יורד שמאלה: U’L’ULUFU’F. הקצה צונח מימין: URU’R’U’F’UF.אם אלמנט נמצא במקומו אך מסתובב בצורה לא נכונה, משתמשים באלגוריתמים אלה שוב כדי להעביר אותו לשכבה השלישית ולהתקין אותה מחדש.
5. מבלי ליירט את הקוביה, אסוף את הצלב הצהוב על מכסה השכבה השלישית, וחזור על האלגוריתם: FRUR’U’F.
6. שלב נכון את קצוות השכבה האחרונה עם מרכזי הצד, כפי שנעשה עבור הצלב הראשון. שתי צלעות נופלות בקלות על מקומן. יש להחליף את השניים האחרים.אם הם זה נגד זה: RUR’URU2R. אם בצדדים סמוכים: RUR’URU2R’U.
7. מקם את פינות הפנים האחרונות על המיקומים הנכונים. אם אף אחד מהם לא נמצא במקום הנכון, החל את הנוסחה URU’L’UR’U’L. אחד האלמנטים יעמוד נכון. כדי ליירט את הקוביה בזווית זו לעצמה, היא תהיה הימנית העליונה בקצה הקדמי. העבר את הפינות הנותרות נגד כיוון השעון ל- URU’L’UR’U’L, או להפך, U’L’URU’LUR ’. בשלב זה כל האתרים שנאספו ייבנו מחדש, נראה שמשהו השתבש. חשוב לוודא שהמתכת לא מתהפכת ומרכז F לא זז יחסית למשתמש. יש לחזור על שילוב המהלכים עד חמש פעמים.
8. יתכן שתצטרך להרחיב את אלמנטים פינתיים על ידי יישור נכון של שברי הצבעים עם שאר הפנים. כדי להרחיב (להעיף) אותם, הנוסחה הראשונה משמשת: R’D’RD. חשוב לא ליירט את הקוביה כך ש- F ו- U לא ישתנו.

הקוביה של רוביק 4x4

פאזלים עם יותר משלושה אלמנטים בקצה כרוכים במספר גדול יותר של שילובים.

אפשרויות קשות במיוחד הן האפשרויות "אפילו", מכיוון שאין בהן מרכז קבוע ונוקשה המסייע בניווט בפאזל הקלאסי.

עבור 4 * 4 * 4, כ -7.4 * 1045 עמדות אלמנט אפשריות. לכן הוא נקרא "הנקמה של רוביק" או המאסטר קוביה.

ייעודים נוספים לשכבות הפנימיות:

• f - חזיתית פנימית;
• b - אחורי פנימי;
• r הוא הימין הפנימי;
• l - שמאל פנימי.

אפשרויות הרכבה: שכבה אחר שכבה, מפינות או על ידי יציקה ל 3 * 3 * 3. השיטה האחרונה היא הפופולרית ביותר. ראשית, ארבעה אלמנטים מרכזיים נאספים על כל פנים. ואז זוגות הצלעות מותאמים ולבסוף, הזוויות מוגדרות.

• כאשר אוספים אלמנטים מרכזיים, יש לזכור אילו צבעים מנוגדים בזוגות. אלגוריתם להחלפת אלמנטים מארבע האמצע: (Rr) U (Rr) 'U (Rr) U2 (Rr)' U2.
• בעת הרכבת הצלעות, רק הפנים החיצוניות מסתובבות. אלגוריתמים: (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) '. ברוב המקרים ניתן להרכיב צלעות באופן אינטואיטיבי. כאשר נותרו רק שני אלמנטים בקצה: ​​(Dd) R F 'U R' F (Dd) '- כדי להגדיר אותם זה לצד זה, U F' L F 'L' F U '- כדי להחליף אותם.
• בשלב הבא מיושמות נוסחאות קוביה של 3 * 3 * 3 לצורך תמירה וסיבוב פינות.

מקרים מורכבים הדורשים פיתרון מיוחד הם זוגיות. הנוסחאות שלהם אינן פותרות את הבעיה, אלא מכהות אלמנטים ממצב של נקודת מבט, ומביאות את הפאזל לצורה שנפתרת על ידי אלגוריתמים סטנדרטיים.

• שני אלמנטים צלעיים סמוכים בכיוון הלא נכון: r2 B2 U2 l U2 r 'U2 r U2 F2 r F2 l' B2 r2.
• זוגות אלמנטים של צלעות מנוגדים בכיוון הלא נכון: r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2.
• זוג אלמנטים של צלעות זה מול זה בכיוון הלא נכון: F 'U' F r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2 F 'U F.
• פינות השכבה האחרונה אינן במקום: r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2.

הרכבת פאזל מהירה 5x5

ההרכבה היא להביא למראה קלאסי. ראשית, 9 שברים מרכזיים נאספים על כל כובע ושלושה אלמנטים של צלעות. השלב האחרון הוא יישור זוויות.

סימון נוסף:

• u הוא הפנים העליונות הפנימיות;
• d הוא הגבול התחתון הפנימי;
• e הוא הקו הפנימי בין העליון לתחתון;
• (שני פנים בסוגריים) - סיבוב סימולטני.

הרכבת האלמנטים המרכזיים קלה יותר מאשר במקרה הקודם, מכיוון שיש זוגות צבע קבועים בקפידה.

• בשלב הראשון יכולים להיווצר קשיים אם אתה צריך להחליף אלמנטים על הפנים הסמוכות. אם הם מופרדים על ידי אלמנט קצה אחד: (Rr) U (Rr) 'U (Rr) U2 (Rr)'. אם הם ממוקמים בשכבות המרכזיות הפנימיות: (Rr) 'F' (Ll) '(Rr) U (Rr) U' (Ll) (Rr) '.
• השילוב של אלמנטים בצלעות הוא אינטואיטיבי, זה לא משפיע על המרכזים שנאספו: (Ll) 'U L' U '(Ll); (Ll) 'U L2 U' (Ll); (Rr) U 'R U (Rr)'; (Rr) U 'R2 U (Rr)'. המורכבות היא רק ההרכבה של שני הקצוות האחרונים.

נוסחאות זוגיות:

• החלף אלמנטים בשכבות u ו- d בשולי פנים אחד: (Dd) R F 'U R' F (Dd) ';
• החלף את אלמנטים הקצה הנמצאים בשכבה האמצעית על פן אחד: (Uu) 2 (Rr) 2 F2 u2 F2 (Rr) 2 (Uu) 2;
• פרוס אלמנטים אלה במקומם, כלומר היפוך: e R F 'U R' F e ';
• פרוס במקום את אלמנט הצלעות בשכבה האמצעית: (Rr) 2 B2 U2 (Ll) U2 (Rr) 'U2 (Rr) U2 F2 (Rr) F2 (Ll)' B2 (Rr) 2;
• החלף אלמנטים בשכבה לרוחב על צד אחד: (Ll) 'U2 (Ll)' U2 F2 (Ll) 'F2 (Rr) U2 (Rr)' U2 (Ll) 2;
• הפוך בו זמנית שלוש צלעות במקומן: F 'L' F U 'או U F' L.

המשימה האחרונה היא לסדר את הפינות לפי העיקרון של קוביה קלאסית.

הדרך המהירה ביותר. שיטת ג'סיקה פרידריך

מי שכבר למד לפתור את הפאזל תוך 1 - 2 דקות, כלומר יכול באמת להרכיב במהירות את הקוביה של הרוביק, להגיע להבנה חדשה מיסודה של הבעיה. תאוצה מכנית בשלב מסוים הופכת לבלתי אפשרית. דרושים אלגוריתמים וטכניקות מיוחדות כדי להפחית את זמן החיפוש אחר פתרונות.

שכבת הגרסה הקלאסית כדי להאיץ את התהליך מסתכמת בארבע משימות:

• צלב ראשוני על כובע אחד;
• הרכבה בו זמנית של השכבה הראשונה והשנייה;
• כובע אחרון;
• חגורה של השכבה השלישית.

הקושי הוא שאתה צריך ללמוד ולזכור 119 נוסחאות שנערכו על ידי מחברת השיטה, ג'סיקה פרידריך. קבוצות האלגוריתמים F2L, OLL, PLL לכל שלב מתארות את כל השילובים האפשריים של סידור האלמנטים, הסיבובים והתמורות הדרושים לעבודה עם זוגות זווית קצה.

השיטה מאפשרת לפתור את הפאזל בפחות מעשרים שניות.

איך לאסוף קוביה של רוביק בעיניים עצומות

פותחו טכניקות מיוחדות כדי להקל על משימה זו. אחת הפופולריות בקרב מנקי המהירות היא שיטת פוכמן הישנה.

ההרכבה מתבצעת לא בשכבות, אלא בקבוצות אלמנטים: תחילה כל הקצוות, ואז הפינות.

צלע RU - חוצץ. בעזרת אלגוריתמים מיוחדים, הקוביה התופסת את המיקום הזה מועברת למקומה. האלמנט שהחליף אותו במצב RU מועבר שוב, וכן הלאה, עד שכל הקצוות במקום. עשה את אותו הדבר עם פינות. תכונה של אלגוריתמי הרכבה עיוורים היא שהם מאפשרים לך להזיז אלמנט בלי לערבב את השאר.

בתהליך ההרכבה העיוורת, הקוביה לא הופכת כדי לא להתבלבל.

לפני שתמשיך בהרכבה, הקוביה "זכורה". נפשית יוצרת שרשרת שלאורכה האלמנטים ינועו. לכל מדבקה מוקצית האות האלף-ביתית שלה. עבור קצוות ופינות, מפץ המהירות הוא אלף-בית נפרד. הקובייה המעורבת של רוביק זכורה כרצף של אותיות. המדבקה העליונה בקוביית המאגר היא האות הראשונה, המדבקה שתופסת את מקומה הראוי היא השנייה וכן הלאה. לשם הפשטות, המילים מורכבות מרצף של אותיות, ומשפטים מורכבים ממילים.

מי הבעלים של השיא עבור מכלול הקוביות המהיר ביותר של רוביק

פליקס זמדגס האוסטרלי עדכן פעמיים את השיא העולמי בהרכבת הקוביה של רוביק הקלאסי בשנת 2018. בתחילת השנה נקלט הזמן הטוב ביותר במשך 4.6 שניות, בחודש מאי נפתרה הפאזל תוך 4, 22 שניות.

הספורטאי בן ה -22 הבעלים של מספר שיאים עדכניים יותר 2015 - 2017:

• 4x4x4 - 19.36 שניות;
• 5x5x5 - 38.52 שניות;
• 6x6x6 - 1: 20.03 דקות;
• 7x7x7 - 2: 06.73 דקות;
• מגמינקס - 34.60 שניות;
• ביד אחת - 6.88 שניות.

שיא הרובוט שנרשם בספר השיאים של גינס הוא 0.637 שניות. יש כבר דגם קיים שיכול להרכיב קוביה תוך 0.38 שניות. המפתחים שלה הם האמריקנים בן כץ וג'ארד די קרלו.