Algorisme del cub de Rubik 3x3 per a principiants. Patrons al cub de Rubik 3x3

2024 Autora: Sierra Becker | [email protected]. Última modificació: 2024-02-26 04:36

El 1975, l'escultor Erne Rubik va patentar el seu invent anomenat "Cub màgic". Durant més de 40 anys, tots els drets sobre el trencaclosques pertanyen a l'empresa d'un amic íntim de l'inventor, Tom Kroener, anomenat Seven Towns Ltd. La firma anglesa controla la producció i venda del cub a tot el món. A Hongria, Alemanya, Portugal i la Xina, el trencaclosques ha conservat el seu nom original, en altres països la joguina s'anomena Cub de Rubik.

Variacions del trencaclosques

El clàssic cub de Rubik és de 3 per 3 quadrats. Amb el pas del temps, van sortir amb un gran nombre de formes i mides per a les joguines. Ningú pot sorprendre ningú amb un trencaclosques en forma de piràmide o un cub de 17x17. Tanmateix, la humanitat mai es descansa sobre els llorers.

Òbviament, no hi ha cap esquema de muntatge per als principiants d'aquest cub. El procés de muntatge i resolució del trencaclosques pot trigar anys. Recentment, l'interès pel cub ha anat creixent no només a Àsia i Europa, sinó tambéon la joguina no era gaire popular, per exemple, als EUA. Un dels fans del cub de Rubik va filmar el muntatge del trencaclosques de 17 per 17. La durada total del vídeo és de 7,5 hores, el rodatge es va dur a terme durant la setmana.

La demanda creixent crea oferta. De vegades, els models a la venda són increïbles i no sempre està clar com es veuran quan es muntin. Cada país té la seva varietat preferida de joguines.

Què és speedcubing?

Els fans del joc organitzen competicions reals a la velocitat de resoldre el cub. A la venda hi ha trencaclosques especials "d' alta velocitat". El mecanisme de rotació d'aquests cubs de Rubik és de molt alta qualitat i els girs de cares i files es poden fer amb el moviment d'un dit.

World Cube Association (WCA) és una organització sense ànim de lucre que dóna suport al moviment speedcubing. La WCA organitza regularment competicions arreu del món. Gairebé tots els països tenen representants de l'organització. Qualsevol persona pot convertir-se en participant en un esdeveniment de speedcubing, només cal que us registreu al lloc i compliu l'estàndard de muntatge. La disciplina més popular en aquestes competicions és el muntatge de velocitat del Rubik's Cube 3x3. L'estàndard per a la participació és de 3 minuts, però encara que una persona no pugui resoldre el problema en el temps assignat, encara se li permetrà assistir a l'esdeveniment. Pots apuntar-te a qualsevol disciplina, però has de venir amb el teu propi trencaclosques.

El rècord per resoldre un cub de Rubik 3x3 pertany a Sub1, un robot creat per l'enginyer Albert Beer. La màquina és capaç de resoldre el trencaclosques de les accionssegons, mentre que un humà triga 4,7 segons (un assoliment de Mats Valk el 2016). Com podeu veure, els participants del moviment speedcubing tenen algú a qui admirar.

Quins algorismes existeixen per resoldre un cub de Rubik 3x3?

Hi ha moltes maneres de resoldre el famós trencaclosques. S'han desenvolupat variants dels esquemes de muntatge del cub de Rubik 3x3 tant per a principiants com per a persones avançades amb esquemes complicats: 4x4, 6x6 i fins i tot 17x17.

La variant del trencaclosques 3x3 es considera un clàssic preferit per la majoria dels fans. Per tant, hi ha moltes més instruccions sobre com resoldre un cub de Rubik 3x3 que qualsevol altre.

Com hauria de ser el trencaclosques?

És possible muntar una joguina segons l'esquema només des d'una posició prèviament preparada. Si els patrons de les cares del cub estan ubicats incorrectament, no es podrà resoldre amb l'algorisme de muntatge del cub de Rubik 3x3 per a principiants. Hi ha un conjunt d'aquestes posicions per a diferents solucions.

La figura mostra una "creu blanca" o simplement "creu": el punt de partida de la manera més fàcil de resoldre un cub de Rubik de 3x3. Es recomana desmuntar i plegar correctament la joguina.

Designacions d'esquemes i maneres de girar el cub

Abans de començar a desmuntar les fórmules del cub de Rubik 3x3, hauríeu d'aprendre la notació utilitzada en speedcubing. Tots els moviments del trencaclosques s'indiquen amb majúscules. L'absència d'apòstrof per sobre del símbol significa que la rotació és en sentit horari si el símbolés, després gira en la direcció oposada.

Les primeres lletres de les paraules en anglès (o rus) que denoten moviments són generalment acceptades:

• front - F o Ф - rotació de la part frontal;
• enrere - B o T - rotació posterior;
• esquerra - L o L - rotació de la fila esquerra;
• dreta - R o R - rotació de la fila dreta;
• amunt - U o B - rotació de la fila superior;
• avall -D o H - rotació de la fila inferior.

A més, els punters es poden utilitzar per canviar la posició del cub a l'espai: moviments d'intercepció. També aquí tot és senzill, des del curs escolar de geometria, tothom coneix els eixos de coordenades X, Y i Z. El moviment de X fa que el cub sigui girat per la cara F fins al lloc de la cara U, quan canviant Y - F, hauria de tenir lloc L, i quan es gira Z - F es mou a R.

El següent grup de símbols s'utilitza rarament, s'utilitza quan s'elaboren patrons de patrons:

• M - gir de fila central, entre la dreta (R/R) i l'esquerra (L/L);
• S - gir de la fila del mig, entre davant (F/F) i darrere (B/T);
• E: gireu la fila del mig, entre la part superior (U/B) i la part inferior (D/H).

Per què recollir patrons a les cares del cub?

A les reunions de speedcubing, competeixen no només en la resolució de trencaclosques, sinó també en la capacitat de fer diversos patrons en un cub de Rubik 3x3. Ho fan per recollir ràpidament i fàcilment el cub a la posició desitjada.

Hi ha un gran nombre d'esquemes per muntar una varietat de patrons: "punts", "escacs", "punts amb escacs","zig-zag", "mason", "cube in a cube in a cube" i molts altres. Només per al trencaclosques clàssic n'hi ha més de 46. Els mestres de Speedcubing consideren vergonyós desmuntar la joguina. A més, fer patrons en un cub de Rubik de 3x3 és una manera fantàstica de practicar i millorar les teves habilitats.

La imatge mostra variacions de diferents patrons de trencaclosques. A continuació es mostren algunes fórmules més per muntar els patrons més interessants des de la posició de la creu:

• escacs - M²E²S^2;
• zig-zag - (PLFT)3;
• four z - (PLFT)³B²N^2;
• Creu de Plummer - TF²N'P²FNT'FN'VF'N'L² FN^2B';
• cub en un cub en un cub - V'L²F²N'L'NV^2PV'P'V2^P2^PF'L'VP'.

L'algoritme del cub de Rubik 3x3 per a principiants

Tot i que hi ha moltes maneres de resoldre el trencaclosques, els esquemes senzills i clars per als principiants no són tan fàcils de trobar. Amb cada pas de muntatge completat, les fórmules de cub de Rubik 3x3 es tornen més difícils. Cal no només canviar el patró correctament, sinó també guardar el que s'ha fet abans. A continuació es mostra una de les opcions per resoldre fàcilment un cub de Rubik de 3x3.

Convencionalment, tot el procés es pot dividir en les següents etapes:

1. Conjunt de la creu a la part superior del cub.
2. Composició correcta de tota la cara superior.
3. Treballant a les capes mitjanes.
4. Montatge correcte de les costelles de l'última fila.
5. Conjunt creuatvora inferior.
6. Orientació correcta de les cantonades de l'última cara del cub.

Resolució de trencaclosques - Treball preparatori

El primer pas és el més fàcil. Els principiants poden provar la seva mà i practicar fent patrons de cubs segons les instruccions proporcionades, però aquest procés trigarà molt de temps.

Primer heu de seleccionar la cara superior i el color que es recollirà. L'algorisme de muntatge del cub de Rubik 3x3 per a principiants es va desenvolupar a partir de la posició "creuada". No és difícil fer-ho, cal seleccionar el color central, trobar 4 elements de vora de la mateixa tonalitat i elevar-los a la cara seleccionada. La fletxa de color de la imatge indica la part desitjada. Les opcions per a la ubicació de l'element desitjat poden ser diferents, en funció d'això es descriuen 2 seqüències d'accions A i B. La dificultat rau a continuar la creu pels costats del cub. Pots mirar més de prop la forma final de l'etapa a la imatge publicada a d alt.

Solució de trencaclosques: treballeu a la fila del mig

En aquesta etapa del cub de Rubik 3x3 per a principiants, cal trobar i muntar els elements cantoners de la cara superior. El resultat final hauria de ser la solució completa de la cara creuada i de la fila superior del trencaclosques.

La imatge mostra tres patrons de facetes possibles. Si trieu un dels mètodes A, B o C, heu de recollir les 4 cantonades del cub. recordantalgoritmes de rotació i la pràctica d'ells, les habilitats i domini de trencaclosques de muntatge s'adquireixen. No té sentit considerar fórmules i imaginar el procés, és molt més fàcil prendre una galleda i provar tots els mètodes en la pràctica.

El tercer pas sembla simple, però és només una aparença. Per solucionar-ho, es descriuen dues situacions de patrons i, en conseqüència, dues fórmules de rotació es compilen. A l'aplicar-los, val la pena recordar per preservar els resultats obtinguts prèviament. Màsters constantment mantenen en la memòria els últims 3-4 rotacions, de manera que en cas de fracàs, tornar el cub al seu estat original.

Per resoldre el puzle, ha de girar al llarg de l'eix de coordenades a la recerca dels elements i treballs necessaris amb ells. Aquests moviments poques vegades es mostren en les fórmules, només en casos especials. Es recomana iniciar el muntatge de cares de vora dels elements de les files inferiors, després de tals rotacions tots els cubs necessaris baixarà de la fila d'el mitjà a la fila inferior.

Resoldre el trencaclosques - que componen la segona creu

En la quarta etapa, la joguina es gira a l'inrevés. La solució de l'última cara és la part més difícil de l'algoritme de cub de Rubik 3x3 per a novells. Les fórmules de rotació són llargs i complexos, i la seva execució es requereix una cura especial. L'objectiu de l'acció és posar els elements de nervi en el seu lloc per a la posterior elaboració de la creu. L'orientació de les porcions de nervi pot ser incorrecta. fórmula moviment Cubenomés n'hi ha un i s'ha d'aplicar fins a assolir l'objectiu de l'etapa.

Les rotacions de la cinquena etapa tenen com a objectiu girar els elements cap a la dreta. La seva peculiaritat rau en el fet que s'utilitza la mateixa fórmula de rotació per als tres patrons de la figura, l'única diferència està en l'orientació del propi cub.

Les fórmules per als moviments de la 5a etapa són les següents:

• (PS_N)⁴ V (PS_N) ^{4 B' – opció “A”;}
• (PS_N)⁴ B' (PS_N) ^{4 C - opció "B";}
• (PS_N)⁴ B² (PS_N)⁴ B^{2 – opció B.}

С_{Н és la rotació de la fila del mig en el sentit de les agulles del rellotge i l'exponent sobre el claudàtor és el nombre de repeticions d'accions entre claudàtors.}

Resolució de trencaclosques - Darrers girs

A la sisena etapa, així com a la quarta, es col·loquen els cubs necessaris al seu lloc, independentment de la seva orientació. El trencaclosques s'ha de girar de manera que l'element que ja es troba al lloc correcte es trobi a l'extrem esquerre a la part superior del cub. Les opcions proposades per resoldre la fórmula es reflecteixen mútuament. Cal repetir les rotacions fins a aconseguir el resultat desitjat.

La setena etapa és la més solemne i la més difícil. En girar el cub, les infraccions a les files ja muntades són inevitables. Necessariacentrar-se completament en els moviments, en cas contrari el resultat del muntatge es pot arruïnar irremeiablement. Com en la cinquena etapa, només hi ha una seqüència de moviments, però es repeteix 4 vegades. Primer, es fan rotacions per orientar l'element, després es fan rotacions inverses per restaurar les files trencades.

No s'ha d'oblidar d'enregistrar moviments utilitzant els caràcters de l'alfabet anglès. Les fórmules per als moviments de les cares i les files del cub d'aquesta etapa són les següents:

• (RF'R'F)² U (RF'R'F)^{2 – opció "a";}
• (RF'R'F)² U' (RF'R'F)^{2– opció "b";}
• (RF'R'F)² U² (RF'R'F)^{2– opció "en".}

B - rotació de la cara superior de 90 graus, B' - rotació de la mateixa cara en sentit contrari a les agulles del rellotge i B2 - doble rotació.

La complexitat de l'etapa està en la valoració correcta de la ubicació dels elements i l'elecció de l'opció de rotació requerida. Pot ser difícil per als principiants identificar immediatament el patró correctament i relacionar-lo amb la fórmula correcta.

El cub de Rubik i els nens

Tricky puzzle és interessant no només per als adults, sinó també per als nens. Els adolescents es van convertir en els rècords mundials per resoldre el cub de Rubik. El 2015, Colin Burns, que en aquell moment només tenia 15 anys, va muntar la joguina en 5,2 segons.

Una joguina senzilla però divertida que ha seguit intrigant la generació més jove durant més de 5 dècades. L'afició dels nens sovint es converteix en una professió. Hi ha mètodes matemàtics per avaluar la solució dels problemes del cub de Rubik. Aquesta branca de les matemàtiques s'utilitza per aelaborar i escriure algorismes de solució per a ordinadors automatitzats. Robots que realment busquen maneres de resoldre el cub i no segueixen un algorisme de moviments predeterminat, resolen el trencaclosques en 3 segons, per exemple, CubeStormer 3.