Скульптор і архітектор з Угорщини Ерне Рубік вирішив винайти наочний посібник, яке допомогло б його студентам краще зрозуміти математичну теорію груп, але магічний кубик так сподобався ерудитам різного віку, що дуже швидко головоломка розійшлася по всьому світу, зробивши її винахідника мільйонером. Схема складання кубика Рубіка на перший погляд здається неймовірно складною, але якщо уважно вивчити розроблені алгоритми і вникнути в принцип збірки, то рішення головоломки стане змаганням на швидкість.
Будова кубика Рубіка і назви обертань
Без базових знань про пристрій кубика Рубіка відновити первісний вигляд цієї головоломки буде дуже складно, чи не заїкаючись навіть про те, щоб змагатися в швидкості її складання.
Більш поширений кубик 3х3 складається з 26 елементів, які в свою чергу діляться на:
- центральні, нерухомі елементи, які мають один лише колір і не змінюють своє положення по відношенню один до одного, їх всього 6 штук;
- реберні (їх 12). Вони двоколірні і завжди залишаються на боковинах, незалежно від того які обертання були пророблені;
- кутові (8 елементів), які залишаються завжди в кутах кубика і пофарбовані в 3 різні кольори.
У будові кубика Рубіка є ще один елемент, прихований від наших очей - це хрестовина, до якої кріпляться центральні елементи.
Залежно від розрядності кубика тих чи інших елементів може бути різна кількість, або вони будуть повністю відсутні. Наприклад, в головоломці 2х2 тільки кутові кубики і їх всього вісім.
Шість граней кубика розфарбовані в різні кольори. Примітно, що кольори використовуються тільки певні і на хрестовині правильного кубика Рубіка вони розташовуються один проти одного парами: білий - жовтий, червоний - помаранчевий, зелений - синій.
Щоб алгоритми вирішення просторової завдання, записані формулами, стали зрозумілі, потрібно вивчити загальноприйняте міжнародне позначення граней і їх обертань.
Якщо взяти кубик в руки, то грань, яка буде звернена до ерудитові називатися фронтальної і позначається латинською буквою F, протилежна їй сторона - задня (B), також виділяють відповідно ліву (L), праву (R), верхню (U) і нижню (D) межі.
Щоб позначити поворот тій чи іншій грані на 90 ° в формулах зі складання кубика Рубіка вказують латинську букву позначає.При подвійному повороті поруч стоїть цифра 2. Якщо поворот здійснюється проти годинникової стрілки, то до букви додається апостроф. Так R ¢ означає, що праву грань потрібно провернути один раз на 90 ° в бік зворотний руху годинникової стрілки.
Секрети складання кубика Рубіка: елементи, частини, ключові поняття
Ерне Рубік над складанням вигаданої ним головоломки сидів цілий місяць. Зараз же для вирішили підкорити магічний кубик, розроблено безліч методик.
Найпопулярніші з них:
- Для початківців - докладне керівництво, розбиває алгоритм вирішення задачі на сім етапів.
- Метод Джесіки Фрідріх - найпопулярніший спосіб серед любителів швидкісної збірки, хоча багато в чому він перегукується з алгоритмом для початківців.
- Інтуїтивний метод Валерія Морозова. У ньому повністю відсутні будь-які формули, його суть не дати готове рішення, а допомогти зрозуміти пристрій кубика, щоб самостійно прийти до вирішення головоломки.
Щоб навчитися збирати кубик Рубіка, часто радять спочатку розібрати головоломку на окремі елементи, а потім знову зібрати. Це допоможе краще зрозуміти її будову і швидше засвоїти алгоритми рішення.
Перш ніж приступати до освоєння тієї чи іншої методики складання кубика слід ознайомитися з деякими поняттями, які часто зустрічаються в алгоритмах.
Правильний хрест - це хрест, в якому реберні межі збігаються з квітами центральних елементів на бічних сторонах, утворюючи при цьому на верхній межі кольору, відповідного центрального елементу.
Неправильний хрест відрізняється від правильного тим, що кубики, які утворили на верхній межі хрест не збігаються реберними гранями елементів з кольором бічних сторін.
Правильні пари - це пари ребрових елементів з однаковими квітами на відповідних гранях, які можна одночасно встановити в перший і другий шар головоломки.
Схеми і етапи складання кубика Рубіка для початківців
В даний час варіантів механічної головоломки, що з'явилася в 1974 році, існує кілька. Це і кубики з різною кількістю елементів, що входять до складу межі, а також подібні головоломки: пірамідка Мефферт і змійка, що складається із сегментів - правильних трикутників. Розглянемо послідовність і етапи складання різних кубічних варіацій.
Як зібрати кубик Рубика 2х2
Головоломку Рубіка розрядністю 2х2 називають ще Міні-кубиком. Ця головоломка хоч і з'явилася трохи пізніше, але стала не ускладненим, а полегшеним варіантом класичного кубика. Початківець ерудит зможе освоїти її збірку всього лише за 20-30 хвилин.
Рішення головоломки включає в себе всього три етапи:
- Збірка першого шару - потрібно поєднати елементи кубика так, щоб на нижньому шарі все вони були однакового кольору, а їх бічні грані попарно збігалися за кольорами.
- Розстановка елементів верхнього шару. На цьому етапі потрібно визначити колір нижнього шару. Він єдиний не присутній в нижньому шарі. Потім кубики верхнього ряду розташувати в тих кутах, які будуть відповідати кольорам на гранях елемента, але не обов'язково, щоб колір виявилися на своїх місцях.
- Обертання елементів верхнього шару - необхідно повернути кутові кубики за годинниковою або проти годинникової стрілки, щоб вони стали в правильні позиції, і кубик Рубіка буде зібраний.
Щоб розташувати правильно кубики нижнього і верхнього шарів, використовуються наступні формули:
- змінюють місцями діагональні елементи - ВФПВП'В'Ф ';
- переставляють один з одним сусідні елементи - ФВФ'В'Л'В'Л.
Для переміщення граней елемента:
- за годинниковою стрілкою - ФН²Ф'П'Н²П;
- проти годинникової стрілки - П'Н²ПФН²Ф '.
головоломка 3х3
Щоб зібрати кубик Рубика 3х3 потрібно пройти сім етапів:
- Зібрати правильний хрест в першому шарі. Хрест з елементів, якого кольору збирати не має ніякого значення, але багато хто воліє починати з чистого кольору.
- Розставити по місцях кути першого шару, і перший ряд кубиків зібраний.
- Розмістити на своїх місцях ребра середнього ряду, після цього етапу будуть зібрані два шари.
- Збірка правильного хреста на нижньому шарі.
- Розміщення кутових елементів по своїх місцях, при цьому кольори їх граней повинні відповідати займаному кутку, але не обов'язково розташовуватися на своїх місцях.
- Заключний етап складається в розвороті кутових елементів в правильні позиції.
Приступивши до складання головоломки, важливо не вертіти кубик в руках, щоб не загубитися в розташуванні граней, яка з них є верхньою, правої, задньої, лівої або фронтальної.
Кубик Рубика 4х4
Рішення цього варіанту головоломки, незважаючи на велику розрядність, можна здійснити в меншу кількість етапів:
- Збірка центрів - потрібно розмістити в центрі кожної грані по чотири елементи однакового кольору.Тут варто звернути увагу, що центри цього кубика не зафіксованим, тобто можна самостійно вибрати, який колір буде навпроти якого.
- Збірка ребер. На цьому етапі потрібно попарно розставити реберні межі по своїх місцях. Якщо все зроблено правильно, то після цього вийде куб, в якому лише кутові елементи будуть не на своїх місцях.
- Розстановка кутів і рішення паритетів. Використовуючи формули для кубика Рубіка 3х3 і обертаючи тільки зовнішні межі можна повністю зібрати головоломку. Правда на цьому етапі може бути не все так гладко, можуть з'явитися паритети - ситуації, які неможливі в кубику розрядністю 3х3. Може трапитися так, що після їх вирішення стрункість верхнього шару трохи зруйнується, в цьому немає нічого страшного, розставити їх в необхідному порядку допоможуть алгоритми для класичного варіанту головоломки.
Швидка збірка головоломки 5х5
Велика розрядність головоломки істотно не впливає на алгоритм її вирішення, етапи будуть такими ж:
- Спочатку збираємо центри з дев'яти центральних кубиків одного кольору на кожній грані. Для здійснення цього етапу зовсім не обов'язково заучувати формули, розуміння процесу набагато спростить завдання, перетворюючи її в звичайні п'ятнашки.
- Збираємо і розставляємо по своїх місцях трійки ребрових граней.Вирішуючи цю задачу не потрібно обертати центральні шари, всі маніпуляції повинні відбуватися тільки з зовнішніми.
- Якщо виявилося так, що зібрані всі ребра, крім двох, які неможливо підставити, то дана ситуація називається паритетом. Тільки після її рішення можна приступати до завершального етапу зборки.
Найшвидший спосіб. Метод Джесіки Фрідріх
Цей метод швидкісної збірки найчастіше використовують спідкубери, але його не радять для новачків, яким краще спочатку освоїти покроковий алгоритм, щоб зрозуміти принцип головоломки.
Щоб освоїти метод Джесіки Фрідріх доведеться запам'ятати аж 119 (!) Алгоритмів, які будуть застосовуватися на наступних етапах:
- Розстановка елементів в правильний хрест на початковій стороні, в середньому це завдання можна вирішити за сім ходів.
- Відновлення розташування елементів першого і другого шару шляхом розстановки чотирьох пар "боковушки-кут". Щоб поставити кожну пару на відповідну сторону, також в середньому потрібно буде зробити по сім ходів.
- Орієнтування залишився незібраного шару, коли одночасно розгортають і ребра і кути, щоб вони дивилися вгору кольором останньої межі.Для вирішення цього завдання потрібно освоїти п'ятдесят сім перестановок.
- Переміщення елементів в останньому шарі, для якої доведеться освоїти ще 21 алгоритм. За середніми підрахунками метод Джесіки Фрідріх робить можливим вирішення головоломки 3х3 за 56 ходів.
Як зібрати кубик Рубика з закритими очима
Якщо ваших навичок вистачає для стабільних результатів за рішенням кубика Рубіка з відкритими очима за одну хвилину, можна освоювати новий щабель - збірку наосліп. Тут на передній план виходить не саме рішення головоломки як такої, а запам'ятовування розташування переставлених елементів на гранях.
Так, на змаганнях з спідкубінгу час складання наосліп включає в себе не тільки час на безпосередні маніпуляції з кубиком, а й час на його розгляд.
Часто спідкубери використовують для запам'ятовування метод Римської кімнати, який ще називають Палацом або Дорогий Цицерона. Суть методу полягає в тому, що в уяві відтворюється кімната або добре знайомий маршрут, а поняття (в нашому випадку розташування елементів головоломки) прив'язується до предметів знаходяться в кімнаті або по дорозі.Потім під час вирішення головоломки залишиться тільки пройтися по знайомій дорозі (або кімнаті) і розставити елементи по своїх місцях.
Не варто засмучуватися, якщо з першого разу не вдасться зібрати кубик Рубіка із зав'язаними очима, адже і з використанням органів дотику вирішити цю задачу без тренування з першого разу практично нікому не вдається.
Кому належить рекорд по найшвидшою збірки
Щоб швидко зібрати кубик Рубіка, потрібно не тільки віртуозно володіти алгоритмами переміщення фрагментів головоломки на потрібні позиції. Для цього потрібно ще й віртуозна спритність і швидкість рук.
Тим, хто перший раз поставив собі за мету зібрати цю головоломку, на її рішення може знадобитися від кількох годин до кількох днів, а ось австралієць Фелікс Земдегса в 2016 році впорався з цією просторової завданням лише за 4,73 секунди. Цей результат здається вражаючим, тільки він не межа швидкості людського мозку і рук, оскільки вже в 2017 році зафіксовано нове досягнення американського п'ятнадцятирічного підлітка Патрика Понса. Йому вистачило всього 4,69 секунди.
Тепер настав момент, перевести дух і дізнатися, який і кому належить рекорд швидкісної збірки кубика Рубіка.Той самий Фелікс Земдегса в 2018 році побив не тільки свій рекорд, а й американського юного ерудита, склавши головоломку за 4,22 секунди.
