Как собирать кубик рубика 3х3 схема для начинающих инструкция - Arganabio.ru - инструкции по эксплуатации и многое другое

Инструкция «как собрать кубик Рубика 3х3» с картинками и формулами для начинающих. Самая легкая и простая схема, но потребует от вас внимательности и аккуратности. Это вторая (улучшенная, более полная и удобная) редакция инструкции по сборке кубика Рубика, в ней учтены пожелания наших читателей. Инструкция подойдет, чтобы собрать кубик Рубика самому и научить ребенка.

Расшифровка букв на формулах

Ф / Ф’ — поворот передней (фронтальной) стороны по часовой стрелке / против часовой
В / В’ — поворот верхней стороны влево / вправо
Н / Н’ — поворот нижней стороны вправо / влево
П / П’ — поворот правой стороны вверх / вниз
Л / Л’ — поворот левой стороны вниз / вверх

Почему изменяется направление Л (вниз), а П (вверх)? Потому что, если вы перевернете кубик Рубика, чтобы сторона вращения стала фронтальной, то буква без штриха — это всегда поворот по часовой стрелке, а буква со штрихом — всегда поворот против часовой стрелки.

Шаг 1. Собрать первую сторону кубика Рубика

Шаг можно пропустить

Если вы можете собрать одну сторону кубика Рубика и верхний пояс (Рис. 1–1в) без формул и посторонней помощи, переходите к шагу 2.

1.1. Объемный крест первой стороны

На одной из сторон кубика соберем крест, цвета которого соответствуют центральным квадратам других сторон (Рис. 1–1б).

Действие 1. Найдите подходящий реберный кубик (Рис. 1–2) и вращайте фронтальную сторону, чтобы этот кубик переместился вверх (Рис. 1–3). Затем переходите к действию 2. Выполните действия 1 и 2 необходимое количество раз.

Если вращение «сломает» уже собранный кубик, переместите найденный кубик в другую плоскость (Рис. 1–4а, б). Если кубик еще не наверху, снова перейдите к действию 1.

Если перемещение в другую плоскость также «сломает» уже собранный кубик, воспользуйтесь соответствующей формулой (Рис. 1–4в).

На рисунке (Рис. 1–4в) показан только один из возможных вариантов — действуйте по аналогии.

Действие 2. Когда найденный кубик перемещен вверх, воспользуйтесь одной из формул.

1.2. Сторона и пояс

Чтобы расставить угловые кубики и закончить этот шаг (Рис. 1–1в), вам понадобятся следующие формулы.

Чтобы убрать неправильный угловой кубик, используйте формулы.

Если кубик «спрятался» внизу, то перемещаем его в нижний пояс, чтобы потом переместить на свое место, используя формулы выше.

Шаг 2. Собрать второй пояс

Второй пояс легко собирается при помощи двух формул. Найдите подходящий кубик в третьем поясе, чтобы подходили оба цвета (если нужно покрутите третий пояс), и переместите его по диагонали во второй пояс, используя формулы.

Формула: (Н’П’НП)(НФН’Ф’)

Формула: (НЛН’Л’)(Н’Ф’НФ)

Если нет подходящего кубика

Если нет ни одного подходящего кубика, используя эти же формулы, переместите любой кубик из третьего пояса во второй – нужный кубик появится.

На вашем кубике Рубика сейчас одна из четырех комбинаций: а, б, в, г — см. Рис. 3–2. Переход от одной комбинации к другой происходит единой формулой: Ф П В П’ В’ Ф’. Эту формулу вам нужно повторить 1-3 раза в зависимости от того какая у вас комбинация.

Если крест уже собран (Рис. 3–2г), пропустите этот шаг. Если у вас только один центральный квадрат (Рис. 3–2а), тогда вам нужно повторить формулу 3 раза. Если угол (Рис. 3–2б) — 2 раза. Если линия (Рис. 3–2в) — 1 раз.

Формула: Ф П В П’ В’ Ф’

Обратите внимание

Перед каждым выполнением формулы кубик Рубика нужно расположить в точности, как показано на рисунках.

Шаг 4. Согласованный крест

В результате этого шага мы получим крест, согласованный с цветами пояса (Рис. 4–2в).

Вращайте верхний пояс, пока 2 цвета креста не совпадут со средними квадратами верхнего пояса (Рис. 4–1). Возможны только две комбинации: цвета совпали линией Рис. 4–2а) или цвета совпали углом (Рис. 4–2б).

Формула при совпадении линии: П В П’ В П ВВ П’

Перемещаем неправильно размещенные кубики креста, расположенные друг против друга (два противоположных конца креста).

После выполнения этой формулы опять вращайте верхний пояс, пока 2 цвета не совпадут со средними квадратами верхнего пояса (Рис. 4–1). Обращаем внимание, что и сейчас два конца креста не встанут на свои места, но комбинация изменится на «цвета совпали углом» (Рис. 4–2б).

Формула при совпадении угла: П В П’ В П ВВ П’ В

Меняем местами неправильно размещенные кубики креста, расположенные по диагонали относительно друг друга (два смежные кубика креста).

После выполнения этой формулы крест будет собран и его боковые цвета будут совпадать с цветами верхнего пояса (Рис. 4–2в). Если результат не достигнут, то повторите этот шаг еще раз, предварительно правильно сориентировав кубик.

Шаг 5. Расстановка угловых кубиков

Угловые кубики расставляются двумя формулами. После применения этих формул угловые кубики будут стоять на своих местах (в своих углах), но могут быть развернуты неправильно. На Рис. 5–1 черной точкой отмечен кубик, который размещен на своем месте (в своем углу), но развернут неправильно. Разворачиваются кубики уже на следующем шаге.

Формула правого разворота: (П’Ф’Л’Ф)(ПФ’ЛФ)

Формула левого разворота: (Ф’Л’ФП’)(Ф’ЛФП)

Шаг 6. Разворот угловых кубиков

Разворот всех угловых кубиков выполняется простой формулой П’Н’ПН, выполненной множество раз. Перед тем, как начать, внимательно прочитайте весь раздел до конца и убедитесь, что у вас не осталось вопросов.

Обратите внимание

После начала выполнения формулы кубик Рубика «разрушится» и окончательно соберется, только после того, как все угловые кубики будут правильно развернуты. Другими словами, все угловые кубики разворачиваются за одну операцию, которая потребует от вас внимательности и выдержки.

Найдем угловой кубик, который нужно развернуть (против или по часовой стрелке — не важно), см. Рис. 6–1.

Возьмите кубик Рубика, как показано на рисунке ниже, и выполните формулу.

Обратите внимание

1) Формулу (из 8 ходов) нужно выполнить 1 или 2 раза, до тех пор, пока угловой кубик не перевернется в правильную позицию (Рис. 6–2б).

2) Когда угловой кубик повернется в правильную позицию кубик Рубика «разрушится» — не переживайте, кубик Рубика соберется, только когда вы закончите со всеми углами.

3) Не меняйте положение (не переворачивайте) кубик Рубика в руках до конца этого шага.

Опять выполните формулу из 8-ми ходов (1 или 2 раза) и следуйте всем вышеуказанным рекомендациям. Эти действия нужно повторять до тех пор, пока все углы не будут развернуты правильно – пока кубик Рубика не соберется целиком.

Желаю терпения и успехов!

Источник

3 года назад · 58947 просмотров

Источник:

Шаг 1. Собрать первую сторону кубика Рубика

Источник:

В этом шаге подробно описано, как нужно собирать одну (первую) сторону кубика Рубика с первым поясом. Возможных вариантов на этом шаге много, поэтому описать их все затруднительно. Рекомендуется не запоминать формулы, а понять их суть, тогда вы сможете, справиться с любой ситуацией.
Шаг можно пропустить
Если вы можете собрать одну сторону кубика Рубика и верхний пояс (Рис. 1–1в) без формул и посторонней помощи, переходите к шагу 2.

1.1. Объемный крест первой стороны

Источник:

Действие 1. Найдите подходящий реберный кубик (Рис. 1–2) и вращайте фронтальную сторону, чтобы этот кубик переместился вверх (Рис. 1–3). Затем переходите к действию 2. Выполните действия 1 и 2 необходимое количество раз.

Шаг 2. Собрать второй пояс

Источник:

Формула: (Н’П’НП)(НФН’Ф’)
Второй пояс легко собирается при помощи двух формул. Найдите подходящий кубик в третьем поясе, чтобы подходили оба цвета (если нужно покрутите третий пояс), и переместите его по диагонали во второй пояс, используя формулы.

Формула: (НЛН’Л’)(Н’Ф’НФ)

Источник:

Если нет подходящего кубика
Если нет ни одного подходящего кубика, используя эти же формулы, переместите любой кубик из третьего пояса во второй – нужный кубик появится.

Шаг 3. Крест на противоположной стороне

Источник:

Теперь нужно собрать крест на противоположной стороне кубика Рубика. Крест собирается без учета цветов третьего пояса (Рис. 3–1). Другими словами, на этом шаге собирается только крест, а согласуется крест с цветами третьего пояса уже на следующем шаге.
На вашем кубике Рубика сейчас одна из четырех комбинаций: а, б, в, г — см. Рис. 3–2. Переход от одной комбинации к другой происходит единой формулой: Ф П В П’ В’ Ф’. Эту формулу вам нужно повторить 1-3 раза в зависимости от того какая у вас комбинация.

Формула: Ф П В П’ В’ Ф’

Источник:

Обратите внимание
Перед каждым выполнением формулы кубик Рубика нужно расположить в точности, как показано на рисунках.

Шаг 4. Согласованный крест

Источник:

В результате этого шага мы получим крест, согласованный с цветами пояса (Рис. 4–2в).

Формула при совпадении линии: П В П’ В П ВВ П’

Источник:

Перемещаем неправильно размещенные кубики креста, расположенные друг против друга (два противоположных конца креста).
После выполнения этой формулы опять вращайте верхний пояс, пока 2 цвета не совпадут со средними квадратами верхнего пояса (Рис. 4–1). Обращаем внимание, что и сейчас два конца креста не встанут на свои места, но комбинация изменится на «цвета совпали углом» (Рис. 4–2б).

Формула при совпадении угла: П В П’ В П ВВ П’ В

Меняем местами неправильно размещенные кубики креста, расположенные по диагонали относительно друг друга (два смежные кубика креста).
После выполнения этой формулы крест будет собран и его боковые цвета будут совпадать с цветами верхнего пояса (Рис. 4–2в). Если результат не достигнут, то повторите этот шаг еще раз, предварительно правильно сориентировав кубик.

Шаг 5. Расстановка угловых кубиков

Формула правого разворота: (П’Ф’Л’Ф)(ПФ’ЛФ)

Формула левого разворота: (Ф’Л’ФП’)(Ф’ЛФП)

Шаг 6. Разворот угловых кубиков

Обратите внимание
После начала выполнения формулы кубик Рубика «разрушится» и окончательно соберется, только после того, как все угловые кубики будут правильно развернуты. Другими словами, все угловые кубики разворачиваются за одну операцию, которая потребует от вас внимательности и выдержки.

Найдем угловой кубик, который нужно развернуть (против или по часовой стрелке — не важно)

Возьмите кубик Рубика, как показано на рисунке ниже, и выполните формулу.

Обратите внимание
1) Формулу (из 8 ходов) нужно выполнить 1 или 2 раза, до тех пор, пока угловой кубик не перевернется в правильную позицию (Рис. 6–2б).

2) Когда угловой кубик повернется в правильную позицию кубик Рубика «разрушится» — не переживайте, кубик Рубика соберется, только когда вы закончите со всеми углами.
3) Не меняйте положение (не переворачивайте) кубик Рубика в руках до конца этого шага.

Когда первый угловой кубик уже правильно расположен (Рис. 6–2б), поверните верхний слой (Рис. 6–3а), чтобы в верхний правый угол переместился следующий угловой кубик (Рис. 6–3б). Если следующий угловой кубик уже повернут правильно (не требует разворота), сделайте еще один поворот верхнего слоя (Рис. 6–3а).
Опять выполните формулу из 8-ми ходов (1 или 2 раза) и следуйте всем вышеуказанным рекомендациям. Эти действия нужно повторять до тех пор, пока все углы не будут развернуты правильно – пока кубик Рубика не соберется целиком.
Желаю терпения и успехов!

Источник:

Источник

Обучающие материалы

3х3х3 для начинающих

Введение

Каждый из нас хотя бы раз в своей жизни пытался собрать кубик Рубика, но мало у кого это выходило. На первый взгляд это может показаться довольно трудным. На самом же деле кубик может покориться любому желающему, независимо от его математических способностей, нужно лишь понять логику сборки и запомнить несколько очень простых алгоритмов. С помощью этой инструкции, разработанной специально для начинающих, вы легко соберете ваш первый кубик. Давайте же начнем!

Устройство кубика

Для начала нам нужно понять, из каких элементов состоит кубик Рубика. Как говорится, все гениальное – просто. Кубик 3x3x3 состоит из 6 центов, 12 ребер и 8 углов. Внутри всей конструкции находится крестовина, благодаря которой двигаются грани, но для самой сборки она не понадобится, поэтому разберемся с основными элементами.

Каждый центр показывает, что на этой стороне в собранном состоянии будет один из 6 цветов — белый, желтый, красный, оранжевый, синий и зеленый. Нужно понимать, что все центры никаким образом не меняют своего положения относительно друг друга во время сборки, поэтому белый всегда находится напротив желтого, красный напротив оранжевого и синий напротив зеленого.

Каждое из 12 ребер всегда имеет 2 цвета. Очень важно понять, что ребро представляет собой цельный элемент, цвета которого мы не можем разбить, как бы мы ни вращали грани.

То же самое относится и к каждому из 8 углов. Они имеет 3 цвета, которые нельзя разделить. Например, сине-красно-белый угол всегда таким и останется, где бы ни находился, можете сами в этом убедиться.

Таково механическое строение любого классического кубика 3х3×3 – скоростного или же самого простого из палатки.

Центр

Ребро

Угол

Язык вращений

Для того, чтобы понимать формулы, используемые для сборки, нужно ознакомиться с языком вращений.

Язык вращений – это особые обозначения движений граней кубика, при помощи который можно записать какой-либо алгоритм, решение или скрамбл (последовательность ходов, с помощью которой запутывают кубик).

F — front — фронтальная сторона

B — back — задняя сторона

L — left — левая сторона

R — right — правая сторона

U — up — верхняя сторона

D — down — нижняя сторона

Fw (f) — фронтальная сторона вместе со средним слоем

Bw (b) — задняя сторона вместе со средним слоем

Lw (l) — левая сторона вместе со средним слоем

Rw (r) — правая сторона вместе со средним слоем

Uw (u) — верхняя сторона вместе со средним слоем

Dw (d) — нижняя сторона вместе со средним слоем

Также существуют более редкие движения, которые практически никогда не используются в сборках:

M — middle — средний слой, находящийся между правой (R) и левой (L) сторонами

S — standing — средний слой, находящийся между фронтальной (F) и задней (B) сторонами

E — equatorial — средний слой, находящийся между верхней (U) и нижней (D) сторонами

Кроме вращений граней куба, существуют обозначения, указывающие на изменения положения кубика в пространстве. Эти движения называются перехватами:

x — весь куб вращается от себя по плоскости, совпадающей с правым (R) и левым (L) слоями (F превращается в U)

x’ — весь куб вращается к себе по плоскости, совпадающей с правым (R) и левым (L) слоями (F превращается в D)

y — весь куб вращается по часовой стрелке в горизонтальной плоскости (F превращается в L)

y’ — весь куб вращается против часовой стрелки в горизонтальной плоскости (F превращается в R)

z — весь куб вращается по часовой стрелке в фронтальной плоскости (U превращается в R)

z’ — весь куб вращается против часовой стрелки в фронтальной плоскости (U превращается в L)

Движения кубика и перехваты записываются в соответствии со следующими правилами:

— Если написана только буква — крутим сторону по часовой стрелке, как если бы мы смотрели на грань в лицо

— Если после буквы стоит штрих «’» — крутим сторону против часовой стрелки, как если бы мы смотрели на грань в лицо

— Если после буквы стоит «2» — крутим эту сторону на 180 градусов. Если ещё стоит штрих, к примеру U2′, то это означает, что в данном алгоритме удобнее вращать U2 против часовой стрелки

Видео, в котором наглядно демонстрируется язык вращений кубика Рубика:

Посмотреть картинки языка вращений

R

R’

R2

Rw

Rw’

L

L’

L2

Lw

Lw’

U

U’

U2

Uw

Uw’

D

D’

D2

Dw

Dw’

F

F’

F2

Fw

Fw’

B

B’

B2

Bw

Bw’

M

M’

M2

S

S’

S2

E

E’

E2

Начальное положение

x

x’

x2

Начальное положение

y

y’

y2

Начальное положение

z

z’

z2

Как собрать

После того, как мы ознакомились со строением и языком вращений, можно приступать и к самой сборке.

Советуем посмотреть видео, в котором мы объясняем метод сборки для начинающих.

1 этап — сборка правильного креста

Итак, первый этап сборки кубика Рубика — сборка правильного креста на любой из сторон, для удобства мы будем собирать его на белой. Крест является правильным, если цвет реберных наклеек совпадает с цветом наклеек центров.

Правильный крест

Неправильный крест

Для удобства будем ставить элементы креста по одному. Для начала ставим белый центр наверх и на кубике находим 4 ребра с белым цветом: бело-красное, бело-оранжевое, бело-синее и бело-зеленое. После этого выбираем любое, его мы и будем ставить первым. У нас может возникнуть несколько ситуаций, каждая из которых рассмотрена на картинках ниже.

Если ребро стоит в среднем слое, то просто движениями R или L’ ставим их к белому центру.

Но это место может оказаться уже занято другим ребром с белым цветом, поэтому мы должны отвести его в сторону при помощи поворотов U, U’ или U2 и поставить нужное нам ребро уже знакомыми поворотами R или L’.

Если же ребро окажется на верхнем или нижнем слое, то движениями F или F’ ставим их в средний слой и делаем R или L’, как и до этого.

Также ребро может оказаться в нижнем слое и белым цветом смотреть вниз. В таком случае ставим свободное место наверху над ним и поднимаем ребро движением F2.

Таким образом нужно поставить к белому центру все 4 ребра.

Поднимаем нужный элемент наверх

R

Поднимаем нужный элемент наверх

L’

Освобождаем место и поднимаем наверх

U, U’ или U2 + R

Освобождаем место и поднимаем наверх

U, U’ или U2 + L’

Ставим элемент на средний слой и поднимаем наверх

F R или F’ L’

Ставим элемент на средний слой и поднимаем наверх

F’ R или F L’

Проверяем низ, подставляем свободный слот и поднимаем

F2

Поставив 4 ребра к своему центру, мы получим крест. Он может уже сейчас оказаться правильным, но в большинстве случаев этого не происходит, поэтому нужно эти ребра поменять между собой местами, чтобы он стал правильным.

Крутим верхний слой, пока 2 ребра не будут совпадать по цвету с центрами. Здесь может быть 2 ситуации: совпадают смежные ребра и нужно поменять местами 2 других или же совпадают противоположные ребра и нужно поменять местами оставшиеся. Оба случая рассмотрены на картинках ниже. На данном этапе нужно запомнить простой алгоритм R U R’ U’, называемый пиф-пафом, он еще окажется нам полезен.

На свои места встали смежные ребра

(R U R’ U’) R | Запоминаем: R U R’ U’ — пиф-паф

На свои места встали противоположные ребра

R U2 R’ U2 R

2 этап — сборка первого слоя

После сборки правильного креста следует сборка первого слоя.

Собранный первый слой

Находим один из четырех белых углов, находим место на нижнем слое, где этот уголок должен находиться (например, бело-красно-синий уголок должен стоят между синим и красным элементами креста), ставим найденный уголок над этим местом. Ниже рассмотрены все случаи, которые могут выпасть на данном этапе. Выполнив алгоритм, мы поставим уголок на свое место. Подобным образом ставим оставшиеся три. Обращаем ваше внимание на случаи, когда белый угол находится не на верхнем слое, а внизу.

Белый смотрит на нас

5 пиф-пафов

Белый смотрит в сторону

1 пиф-паф

Белый смотрит вверх

3 пиф-пафа

Белый внизу и смотрит на нас

4 пиф-пафа

Белый внизу и смотрит вправо

2 пиф-пафа

Затычка

Пиф-паф и одна из ситуаций

На данном этапе собираем второй слой. Для этого необходимо найти 4 ребра и поставить их на свои места между центрами второго (среднего) слоя.

Собранный второй слой

Как уже было сказано выше, находим 4 ребра без желтого цвета. Выбираем на верхнем слое одно, которое будем ставить первым, и крутим верхнюю грань до тех пор, пока одна из наклеек этого ребра не совпадет по цвету с центром. Далее получаем одну из ситуаций. Как и в предыдущем этапе, элементы могу оказаться не на верхнем слое, а ниже, эти ситуации также рассмотрены.

Алгоритм “Направо”

U R U’ R’ F R’ F’ R

Алгоритм “Налево”

U’ L’ U L F’ L F L’

Паритет

“Направо” U2 “Направо”

Затычка

“Направо” и одна из первых двух ситуаций

4 этап — сборка желтого креста

На этапе сборки желтого креста может быть всего лишь 3 ситуации, решив которые, мы его получим. Также нам может повезти, если желтый крест соберется сам.

Палка

F R U R’ U’ F’

Галка

F U R U’ R’ F’

Точка

“Палка” U2 “Галка”

Крест собран

—

5 этап — сборка желтой стороны

После того, как собран желтый крест, нам может выпасть 7 ситуаций, для каждой из которых придется запомнить свой алгоритм, чтобы собрать желтую сторону.

Правая рыбка

R U R’ U R U2 R’

Левая рыбка

R U2 R’ U’ R U’ R’

Глаза

“Л.рыбка” U’ “П.рыбка”

Уши

“Л.рыбка” U “П.рыбка”

Восьмёрка

“Л.рыбка” U2 “П.рыбка”

Двойные глаза

“П.рыбка” 2 раза

Вертолёт

“П.рыбка” U’ “П.рыбка”

Сторона собрана

—

6 этап — сборка углов верхнего слоя

Выбираем любой уголок и движениями U, U’ и U2 ставим его на свое место, чтобы оба цвета угла совпали с двумя цветами на нижних слоях. В зависимости от полученной ситуации, делаем один из алгоритмов. Обращаем внимание, что они делаюся из другого положения, поэтому нужно взять кубик белым цветом к себе.

Глаза справа

R2 D2 R U R’ D2 R U’ R

Глаз справа нет

“Глаза справа” два раза или R’ U R’ D2 R U’ R’ D2 R2

Могут возникнуть 2 дополнительные ситуации:

1. Уголок встал на свое место, но рядом с ним на свое место встал еще один. Продолжаем крутить верхнюю грань, следя теперь за другим несобранным уголком. Он уже встанет так, как нужно в первых двух ситуациях.

2. Уголок встал на свое место, но по диагонали на свое место встал еще один. Берем кубик белым цветом к себе и делаем алгоритм “Глаза справа”. Выбираем любой уголок и ставим его на своё место. Теперь уже всё получится так, как нужно для первых двух ситуаций.

7 этап — сборка ребер верхнего слоя

Мы уже на финишной прямой! Осталось расставить ребра по своим местам. Снова ничего сложного, всего лишь 4 ситуации, для решения которых понадобится знать только один алгоритм.

Наклейка справа идет в левую грань

R U’ R U R U R U’ R’ U’ R2 — Треугольник

Наклейка справа идет на фронтальную грань

Треугольник 2 раза

Саночки

Треугольник U’ Треугольник

Крест сторон

Треугольник U Треугольник

Поздравляем! Вы собрали ваш первый кубик!

Вот и все! Если вы все сделали правильно, то сейчас у вас в руках ваш первый собранный кубик! Если что-то осталось непонятным, рекомендуем посмотреть обучающее видео из начала статьи или обратиться с вопросом в группу спидкубинга Вконтакте. Советуем попробовать себя в скоростной сборке на специальном сайте для спидкубинга cubingtime.сom, где вы сможете потренироваться, посоревноваться с другими спидкуберами и пройти еженедельный контест. А чтобы ускорить сборку и добиться новых высот, необходимо изучить метод Фридрих. Удачи и быстрых сборок!

Источник

Кажется, что Кубик Рубика существовал всегда. Однако его изобрел в 1975 году венгерский скульптор Эрнё Рубик, а головоломке понадобилось меньше 50 лет, чтобы завоевать мир.

Шутка ли: по всему миру продано 450 миллионов копий головоломки, как официальных, так и поддельных (оригинал запатентован, поэтому выпускается определенными тиражами).

Такой популярности не добивались не то что спиннеры. Вероятно, кубик Рубика может поспорить с шахматами и другими древнейшими играми-головоломками-таймкиллерами.

Почему кубик Рубика стал таким популярным?

Секрет популярности прост: кубик Рубика является детской игрушкой только на первый взгляд. На деле это серьезная математическая задача по комбинаторике, воплощенная в форме.

Что такое кубик Рубика известно всем. Что такое собрать его? Это означает привести его в исходное состояние, когда каждая грань заполнена одним цветом. Для этого необходимо менять местами раскрашенные квадраты до полного успеха.

Каждый отдельный случай — одно из 43 252 003 274 489 856 000 состояний кубика Рубика. Ещё раз, округленно: 43,3¹⁸, или чуть больше 43 квинтиллионов различных вариантов. Каждый может участвовать в конкретном решении.

С учетом центральных элементов, число возможных вариантов текущего состояния кубика Рубика равно 88,5*10²¹. Архив интернета на март 2019 года составляет 45*10¹⁵ байт, или 45 петабайт.

По этой причине у кубика нет однозначного решения: оно требует слишком объемных расчетов, и подчиняется только комбинаторике как подразделу математической статистики. Впрочем, вероятность той или иной конфигурации можно оценить.

Поскольку элементы повторяемы, и для сбора головоломки достаточно собрать по цвету все грани, возможно создать алгоритм, который приведет к правильному решению.

Огромное число возможных решений привело к тому, что все существующие алгоритмы срабатывают только для бОльшей части (80-98%) начальных состояний. Иногда их приходится комбинировать.

Тем не менее, существуют наиболее распространенные, простые и понятные без серьезных математических выкладок (хотя совсем без них не обойдется): именно они позволяют собирать затейливую головоломку чаще всего.

Как умные люди собирают кубик Рубика?

Для сборки или приведения кубика к виду с гранями одного цвета существует несколько официально разработанных методик:

официальный способ Рубика
авторская методика Karalov Brothers
алгоритм Бога (сборка за 20 шагов)
традиционная «советская» методика из журнала «Наука и жизнь»
метод крестов и ребер

Последний гарантирует, что кубик рано или поздно будет собран и достаточно прост в освоении. Поэтому его сегодня и рассмотрим, оставив прочие варианты для фанатов.

Важно: если кубик упал и рассыпался, то неправильный «ремонт» приведет к невозможности собрать головоломку.

Для ускорения процесса можно воспользоваться Решателем кубика Рубика. Помогает, хотя в некоторых случаях предложенные компьютером варианты не приведут к положительному итогу.

Из чего состоит кубик Рубика. Важно знать, прежде чем собирать

Внутри кубика Рубика прячется крестовидный каркас, на котором закреплены подвижные и статичные элементы головоломки.

Центры — 6 шт. Один цвет, всегда остаются на своем месте.
Ребра — 12 шт. Крайние элементы с двумя цветами.
Углы — 8 шт. Угловые элементы с тремя цветами.
Грань — совокупность 9 элементов, которые можно вращать одновременно.

Для записи алгоритмов используют упрощенные наименования базовых элементов, которые определяются наблюдателем (человеком, который проводит сборку) относительно самого себя:

Ф — фасад
Т — тыл
П — правая грань
Л — левая грань
В — верх
Н — низ
С — средний слой

В формуле каждый символ соответствует повороту указанного элемента на 90° по часовой стрелке: Ф, Т, П, Л, В, Н. Поворот против часовой определяет штрих: Ф’, Т’, П’, Л’, В’, Н’. Цифра после буквы обозначает количество повторов операции.

Пример: формула НП’Ф’В2

1. Повернуть нижнюю грань на 90° по часовой (вправо).

2. Повернуть правую грань на 90° против часовой (на себя).

3. Повернуть фасадную грань на 90° против часовой.

4. Повернуть правую грань на 90° по часовой (на себя) дважды, или один раз на 180°.

Все формулы (повороты) выполняются до тех пор, пока не будет получен удовлетворяющий (показанный на рисунке) результат.

Поехали, начинаем собирать кубик Рубика. Инструкция далее.

1. Начинаем. Объемный крест

На первом этапе сборки необходимо определить основной цвет, цвет верхней грани, он же цвет центрального выбранного элемента.

Важно: от выбора цвета дальнейшее решение не зависит.

Далее необходимо поднять элементы того же цвета, чтобы получить так называемый «крест верхней грани»:

1.1 НПФ’П’ — если угловой кубик на нижней грани (поворот боковой грани и несколько поворотов нижней)

1.2 ФФ — если угловой кубик на боковой грани (поворот нижней грани).

Сборка первой части дает понимание процесса и в целом не зависит от формул — эта часть решается без применения комбинаторики простыми вращениями.

2. Продолжаем. Сторона

Для сборки верхней грани нужно поставить 4 угловых кубика выбранного цвета на свои места. В этом случае возможно несколько «фасадов», так как угловой кубик может быть развернут 3 способами относительно граней.

Возможно 3 ситуации, для каждой из которых применяется собственный алгоритм:

2.1 ЛН’Л’ – если кубик выбранного цвета на боковой грани

2.2 Ф’Н’Ф — если кубик выбранного цвета на фронтальной грани

2.3 (Ф’П’)Н2(ПФ) — если кубик выбранного цвета на нижней грани

3. Следующее. Пояс

Этап предполагает 2 возможных раскладки и 2 формулы, с помощью которых необходимо собрать второй от верхней грани слой (пояс).

После последней операции кубик для перестановки в этой находится под центральным элементом фасадной грани. Его нужно вывести на фасад так, чтобы цвет центрального и углового элементов совпадали.

Используется 2 основных алгоритма:

3.1 (НЛН’Л’)(Н’Ф’НФ) — если элемент идет на левую грань

3.2 (Н’П’НП)(НФН’Ф’) — если элемент идет на правую грань

Если нужный кубик находится в среднем слое, необходимо применить любой алгоритм до тех пор, пока кубик не окажется на нижней грани.

4. Теперь – выставка рёбер

Важно: данный этап требует перевернуть кубик на 180° от себя, так, чтобы нижняя грань оказалась вверху, а прочие остались на своих местах.

На данном этапе необходимо правильно выставить с помощью единственной формулы рёберные кубики, за счет чего на нижней грани окажется 2 кубика верного цвета.

4.1 (ВФП)В(П’В’Ф’)

5. Делаем согласованный крест

После этапа 3 возможны 3 базовых начальных позиции, применив к которым формулы этапа, получится необходимая сборка. Если текущая ситуация не подходит ни под один из вариантов, необходимо выполнить алгоритм 5.3 дважды.

Для каждой базовой ситуации имеется свой алгоритм решения? который сводится к повторению одной комбинации:

5.1 (ПС)4 В (ПС)4 В’

5.2 (ПС)4 В’ (ПС)4 В

5.3 (ПС)4 В2 (ПС)4 В2

Внимание: поворот средней грани «С» осуществляется с нижней стороны.

6. Затем – расстановка углов

На этом этапе снова нужно перевернуть, переориентировать кубик таким образом, чтобы в левом дальнем углу верхней грани оказался подходящий по цвету угловой кубик.

Выбор алгоритма зависит от конкретной ситуации и остаётся за «игроком»:

6.1 (П’Ф’Л’Ф)(ПФ’ЛФ) — прямой алгоритм

6.2 (Ф’Л’ФП’)(Ф’ЛФП) — обратный алгоритм

7. Теперь разворот углов

Заключительный этап сборки самый ответственный, поскольку неправильная сборка (выполнение алгоритма) приведет к нарушению конструкции и откату на несколько шагов назад.

В зависимости от сложившейся комбинации, необходимо применить один из алгоритмов, которые сводятся к одному:

7.1 (ПФ’П’Ф)2 В (ПФ’П’Ф)2

7.2 (ПФ’П’Ф)2 В’ (ПФ’П’Ф)2

7.3 (ПФ’П’Ф)2 В2 (ПФ’П’Ф)2

Каждый выполняется в 2 этапа: первая половина до правильной ориентации углового кубика, вторая половина (после поворота) до возвращения порядка в нижних слоях.

Ура, почти всё. Завершение сборки

Завершается сборка единственным поворотом последней собранной грани на 90° по/против часовой в зависимости от текущей ситуации.

Кубик Рубика собран!

А есть способы проще?

Нет, если вы не гений-рекордсмен. Вначале надо научиться собирать правильно.

Каждый из этапов сборки осуществляется строго из базового положения. Причем, в некоторых случаях кубик необходимо привести к базовому положению самостоятельно, переориентировав его либо повторно выполнив текущий (предыдущий) алгоритм.

Важен не только алгоритм конкретной операции, но и общая последовательность сборки. В противном случае нарушается строй решения задачи и возможен непредсказуемый вариант.

Остаётся ответить самому себе на вопрос: зачем собирать кубик Рубика?

Для основной массы населения планеты ответ очевиден. В отличие от спиннеров и других простых способов занять руки кубик Рубика позволяет тренировать не только руки, но и ум.

Решение (сборка) кубика вслепую невозможны. Вероятность этого события намного меньше, чем появление разумных инопланетян на Земле, начало Звездных войн или самостоятельное возрождение динозавров.

Так что руки в ноги — и за кубиком!

(165 голосов, общий рейтинг: 4.58 из 5)

🤓 Хочешь больше? Подпишись на наш Telegram.

iPhones.ru

Научим всех.

Это интересно

Николай Маслов

@nicmaslov

Не инженер, радиофизик и музыкант. Рассказываю о технике простым языком.

Источник

Техника сборки кубика Рубика: пошаговая инструкция

На этой странице вы найдете подробное руководство по сборке кубика Рубика. Вы узнаете о необходимых техниках, а также пошаговых инструкциях по сборке. Процесс сборки доступен даже для начинающих, поэтому вы сможете насладиться процессом игры в кубик Рубика уже сейчас!

Головоломка в виде куба размером 3 х 3 х 3 с шестью разноцветными сторонами появилась в 1975 году. Ее автор – архитектор и изобретатель из Венгрии Э. Рубик, имя которого вошло в название предложенной им игрушки, исходно называвшейся «магическим кубом».

В 1980 году запатентованное изобретение Рубика начали производить и рекламировать в большинстве западных стран – США, Англии, Германии и т.д. Сочетание кажущейся простоты игрушки со сложнейшими математическими представлениями, лежащими в основе ее моделей, принесли кубику Рубика огромную популярность. Им увлекались не только дети, желающие занять руки и время, но и серьезные исследователи абстрактных наук. Для них разноцветная головоломка стала овеществленной моделью методов комбинаторики и теории графов, доступной в наглядном виде.

Общее количество изготовленных в мире кубиков превышает 450 миллионов, из которых лишь треть – официально сделаны по авторской лицензии. В СССР это увлечение оказалось так популярно, что журнал «Наука и жизнь» в 1983 году в девяти номерах подряд печатал статьи про способы сборки кубика, найденные читателями.

Математика кубика Рубика

Рассматривая модель кубика с точки зрения теории комбинаций, математики посчитали общее число состояний, в которых может находиться головоломка с 54 квадратами 6-ти цветов.

Эта величина определяется как:

2**27 х 3**14 х 5**3 х 7**2 х 11, где ** – обозначение математической операции возведения в степень.

Приблизительное значение этого числа: 4,325 х 10 в 19-й степени или 43,2 квинтиллиона. Для такого числа вариантов невозможно предложить однозначный алгоритм кратчайшего приведения к собранному виду.

Процесс вращения частей кубика с целью расположить квадраты каждого цвета по своим граням, часто называют сборкой или решением. Придуманы десятки последовательностей для перехода из любого исходного состояния в упорядоченное. Весь набор приемов можно разделить на два подхода: аналитический и на скорость.

Ученым и интеллектуалам интереснее оптимизировать решение, выполнив его за минимальное число шагов. Сложными математическими построениями еще в 2010 году доказали, что для этого нужно не больше 20 вращений из любого стартового состояния. Однако задача того, как найти этот кратчайший путь – по сложности не уступает такому признанному путешествию ума, как шахматы.

Другой способ собирать кубик Рубика не требует глубины анализа и выполняется цепочкой простейших действий, выраженных инструкциями (алгоритмом). Хотя сборка этим методом займет намного больше шагов, чем идеальные 20, зато не потребует напряжения ума. Проводятся даже особые соревнования по скоростной сборке кубика на время – спидкубингу.

Участникам состязания выдают 5 кубиков, перемешанных методом случайной выборки (используется компьютерная программа). У всех игроков эти стартовые наборы одинаковые. Учитывается среднее время по трем попыткам (кроме лучшей и худшей) без подсчета поворотов граней в каждой сборке. Рекорд для классического куба 3 х 3 х 3 составляет 3,47 секунды.

Система обозначений

Чтобы развить такую скорость, спидкуберы (люди, которые занимаются решением кубика на скорость) используют последовательности вращений, объединенные в набор элементарных приемов – алгоритм.

Описывать, а тем более запоминать такие цепочки в виде разноцветных схем очень неудобно. Поэтому придумали системы обозначений буквенно-цифровой записи.

Традиционный кубик Рубика 3 х 3 х 3 имеет следующие элементы:

Центры кубика Рубика. Средний квадрат каждого цвета, задающий всю грань. Их 6 штук – синий, красный, зеленый и т.д. Их взаимное положение жестко задано, переместить в другое место не получится.
Ребра кубика Рубика. Кубики с 2 цветами соседних сторон. Всего их 12.
Углы кубика Рубика 3 х 3. Детали, имеющие 3 соприкасающихся в вершине цвета. У кубика их 8.

Одним движением можно повернуть на угол 90, 180 или 270^о часть головоломки, включающую 9 деталей. Ее называют гранью.

Каждая сторона условно обозначена заглавной буквой Ф, Т, П, Л, В, Н или С. Это фасадная, тыловая, правая, левая, верхняя, нижняя или середина. При этом конкретный цвет фасада (и соответствующих ему остальных сторон) может произвольно изменяться во время сборки. Центр каждой стороны кодируется строчной буквой. Например, ф – центральный квадрат фасада и т.д.

Ребра описывают строчными буквами по тем сторонам, в которые они входят. Запись «пв» указывает на кубик, объединяющий правую П и верхнюю В грани.

Аналогично кодируются углы, где указаны уже три соседние грани: флн – фасадный Ф + левый Л + нижний Н.

Записывая алгоритмы вращения, используют те же заглавные буквы, чтобы обозначить, какую грань нужно повернуть один раз (на 90^о). Направление – по часовой стрелке. Если нужен поворот против часовой стрелки – записывают букву со штрихом (Ф`).

В международной транскрипции распространено англоязычное обозначение для поворота стороны:

F (front) = Ф
B (back) = Т
L (left) = Л
R (right) = П
U (up) = В
D (down) = Н

Поворот два раза по 90^о обозначают цифрой после обозначения стороны: Ф2 = ФФ = 180^о.

Поэтому формулу (Ф’ П’) Н2 (ПФ) нужно расшифровывать так:

Фасадную сторону повернуть на 90^о влево
Правую грань – на 90^о влево
Нижнюю сторону повернуть два раза (на 180^о)
Правую – на 90^о вправо
Фасад – один поворот вправо

Техника сборки кубика Рубика по слоям

Существует много методик, некоторые из которых быстрее, потому применяются при скоростной сборке Рубика на соревнованиях. Но их сложнее запомнить и больше шансов ошибиться.

Схема послойного решения из 7 этапов подойдет для неспешного начала изучения головоломки. Интуитивно поняв, как взаимодействуют между собой слои, получится перейти к более производительным алгоритмам.

Шаг 1. Крест верхнего слоя

Выбирают, какой цвет будет базовым (фасадным). Поднимают вверх четыре квадрата этого же цвета, опуская вниз необходимый и поворачивая его на фасад.
Формулы:

НПФ’П’ – когда цель стоит на нижней грани
ФФ — нужная деталь на боковой стороне

На этом шаге не учитывают сложных взаимодействий разных плоскостей при развороте, поэтому получить верхний крест можно без знания формул, интуитивным вращением.

Шаг 2. Сборка одной стороны

Собрав крест на фасадной грани, нужно расставить по местам угловые детали, чтобы заполнить ее полностью.

Действия зависят от того, где оказался нужный угловой кубик:

На боковой стороне – ЛН’Л’
На фронтальной — Ф’Н’Ф
На нижней – (Ф’П’)Н2(ПФ)

При сборке этого шага не нужно наблюдать за слоями ниже того, который заполняют цветом. Поэтому число вариантов ограничено всего тремя формулами.

Шаг 3. Сборка пояса

На этом этапе работа идет со вторым сверху слоем кубиков, чтобы получить 2 собранных цветных грани из 3.

Ориентируясь на цвет центрального квадрата каждой стороны (он не поменяется при любых вращениях), находят нужные для конкретного места двухцветные ребра.

Если цель уже стоит в нижнем слое, ее просто поворачивают на нужный угол. Для этого применяют одну из формул:

Поворот влево – (НЛН’Л’) (Н’Ф’НФ)
Поворот вправо – (Н’П’НП) (НФН’Ф’)

Элемент, который стоит в среднем слое, предварительно нужно перевести в нижний.

Шаг 4. Ребра (крест нижней грани)

Шаг 5. Согласование боковых граней

Перед этим этапом нередко получают позицию, когда нужная деталь стоит в своей позиции, но ее цвета перевернуты. Не зная, как развернуть кубик, не нарушив уже собранные слои, многие отступают. Однако формула здесь несложная и имеет три варианта действий:

Перевернуто одно ребро – (ПС)4 В (ПС)4 В’
Поменять положение двух ребер – (ПС)4 В’ (ПС)4 В
Три элемента из четырех – (ПС)4 В2 (ПС)4 В2

Средний слой (поворот С) вращают вместе с нижним.

Шаг 6. Углы последней стороны

Снова поворачивают в руках всю головоломку, чтобы левым дальним на верхней стороне оказалась нужная деталь нужного цвета. Если ни одна из четырех не подходит – нужно предварительно поднять хотя бы один угол, повторяя алгоритм для трех произвольных.

Когда дальний левый угол встал нужного цвета, можно расставить оставшиеся, применив по выбору прямой или зеркальный (обратный) алгоритм. Они различаются тем, в какую сторону (по или против часовой стрелки) происходит перемещение.

Прямая схема – (П’Ф’Л’Ф) (ПФ’ЛФ)
Обратная – (Ф’Л’ФП’) (Ф’ЛФП)

Разницы нет, поскольку, повторив два раза один алгоритм, получают тот же результат, что по второму варианту.

Шаг 7. Разворот углов

На последнем этапе нужно развернуть неверно стоящие углы таким образом, чтобы их цвета встали соответственно центру своей грани.

Головоломку держат так, чтобы рабочая деталь оказалась в правом верхнем углу фасадной стороны. Последовательность из 8 вращений повернет его на 1/3 оборота:

(ПФ’П’Ф) 2 В (ПФ’П’Ф)2.
(ПФ’П’Ф) 2 В’ (ПФ’П’Ф)2
(ПФ’П’Ф) 2 В2 (ПФ’П’Ф)2

В первой части может возникнуть иллюзия, что порядок уже собранной части разрушился. Если продолжить выполнение формулы без ошибок – он сам восстановится без дополнительных исправлений.

На этом этапе сборка кубика Рубика будет завершена. Возможно, понадобится лишь довернуть последнюю из собираемых сторон на 90^о.