ארן רוביק, פסל ואדריכל מהונגריה, החליט להמציא מכשיר חזותי שיעזור לתלמידיו להבין טוב יותר את התיאוריה המתמטית של קבוצות, אך קוביית הקסם הייתה כה חביבה על חוקרים בגילאים שונים, עד שהפאזל התפשט במהירות ברחבי העולם והפך את ממציאו למיליונר. דיאגרמת ההרכבה של קוביית ה- Rubik במבט ראשון נראית מורכבת להפליא, אך אם תלמד בזהירות את האלגוריתמים שפותחו ונעמק בעקרון ההרכבה, אז פיתרון הפאזל יהפוך לתחרות על המהירות.

מבנה קוביית הרוביק ושמות הסיבובים

ללא ידע בסיסי אודות מבנה הקוביה של ה- Rubik, יהיה קשה מאוד לשחזר את הצורה המקורית של הפאזל הזה מבלי אפילו לגמגם להתחרות במהירות ההרכבה שלו.

קוביית ה- 3x3 הנפוצה יותר מורכבת מ -26 אלמנטים, שבתורם מחולקים:

  • אלמנטים מרכזיים ונדירים שיש להם רק צבע אחד ואינם משנים את מיקומם ביחס זה לזה, ישנם רק 6 מהם;
  • costal (ישנם 12 מהם). הם דו-גוונים ונשארים תמיד על הקירות, לא משנה אילו סיבובים נעשו;
  • זוויתי (8 אלמנטים), שנשארים תמיד בפינות הקוביה וצבועים בשלושה צבעים שונים.

ישנו אלמנט נוסף במבנה קוביית ה- Rubik, מוסתר מעינינו - זהו צלב אליו מחוברים האלמנטים המרכזיים.

תלוי בקיבולת הקוביה של אלמנטים מסוימים יכול להיות שיש כמות שונה, או שהם ייעדרו לחלוטין.לדוגמה, בפאזל 2x2 יש רק קוביות פינה ויש רק שמונה מהן.

שש פנים של הקוביה צבועות בצבעים שונים. ראוי לציין כי משתמשים רק בצבעים מסוימים ועל צלב הקוביה של רוביק רגיל הם מסודרים בזוגות זה בזה: לבן - צהוב, אדום - כתום, ירוק - כחול.

על מנת שהאלגוריתמים לפיתרון הבעיה המרחבית המפורטת על ידי נוסחאות יתבהרו, עליכם ללמוד את הייעוד הבינלאומי המקובל של פרצופים וסיבוביהם.

אם אתה לוקח את הקוביה בידיים שלך, הפנים שהן יעמדו מול הארודיט נקראת הקדמית ומסומנת על ידי האות הלטינית F, הצד הנגדי הוא האחורי (B), והשמאל (L), ימין (R), העליון (U) והצדדים התחתונים מודגשים גם הם (ד) פנים.

כדי להצביע על סיבוב פנים מסוים ב 90 מעלות בנוסחאות להרכבת קוביית הרוביק, ציין את האות הלטינית המציינת. כאשר מפנה כפול, המספר 2 עומד לצדו. אם הסיבוב הוא נגד כיוון השעון, מתווסף אפוסטרופה לאות. אז R ¢ פירושו שצריך לסובב את הצד הימני פעם ב- 90 ° בכיוון ההפוך לתנועה עם כיוון השעון.

סודות בניית קוביית רוביק: אלמנטים, חלקים, מושגי מפתח

ארן רוביק על הרכבת הפאזל שהמציא נערם כבר חודש. כעת, למי שמחליט לכבוש את קוביית הקסם, פותחו שיטות רבות.

הפופולרי שבהם:

  • למתחילים - מדריך מפורט המפרק את האלגוריתם לפיתרון הבעיה לשבעה שלבים.
  • שיטת ג'סיקה פרידריך היא השיטה הפופולרית ביותר בקרב אוהדי הרכבה במהירות גבוהה, אם כי במובנים רבים היא מהדהדת את האלגוריתם למתחילים.
  • השיטה האינטואיטיבית של ולרי מורוזוב. הוא חסר לחלוטין נוסחאות כלשהן, המהות שלה היא לא לתת פיתרון מוכן, אלא לעזור להבין את מבנה הקוביה על מנת להגיע באופן עצמאי לפיתרון לפאזל.

כדי ללמוד כיצד להרכיב קוביה של רוביק, מומלץ לעתים קרובות לפרק את הפאזל לאלמנטים נפרדים, ואז להרכיב מחדש. זה יעזור להבין טוב יותר את מבנהו ולאמץ במהירות אלגוריתמי החלטות.

לפני שתתחיל בפיתוח של טכניקת הרכבת קובייה מסוימת, עליך להכיר את עצמך עם כמה מושגים שנמצאים לעתים קרובות באלגוריתמים.

צלב רגיל הוא צלב בו פונות הקצה חופפים לצבעי האלמנטים המרכזיים בצדדים, תוך התהוות על פניו העליונים של הצבע התואמים ליסוד המרכזי.

צלב לא סדיר שונה מזה שנכון בכך שהקוביות היוצרות צלב בפנים העליונות אינן חופפות את פני הקצה של האלמנטים בצבע הצדדים.

זוגות נכונים הם זוג אלמנטים בקצה עם צבעים תואמים על הפנים המתאימות שניתן להגדיר בו זמנית בשכבה הראשונה והשנייה של הפאזל.

ערכות ושלבים של הרכבת קוביית Rubik למתחילים

נכון לעכשיו, ישנן מספר אפשרויות לפאזל מכני שהופיע בשנת 1974. מדובר בקוביות עם מספר שונה של אלמנטים המרכיבים את הפנים, כמו גם חידות דומות: הפירמידה של מפרט ונחש, המורכב מקטעים - משולשים רגילים. שקול את שלבי הרצף והרכבה של וריאציות מעוקבות שונות.

כיצד לאסוף קוביה של רוביק 2x2

פאזל ה- Rubik בעל קיבולת של 2x2 נקרא גם מיני-קוביה. אומנם הפאזל הזה הופיע מעט מאוחר יותר, אך הוא לא הפך לגרסה מורכבת, אלא לגרסה קלה של הקוביה הקלאסית. מלומד מתחיל יוכל לשלוט בהרכבה תוך 20-30 דקות בלבד.

פיתרון הפאזל כולל רק שלושה שלבים:

  1. הרכבת השכבה הראשונה - עליכם לשלב את אלמנטים הקוביה כך שבשכבה התחתונה הם כולם באותו צבע, ופני הצד שלהם תואמים את הצבעים בזוגות.
  2. סידור האלמנטים של השכבה העליונה. בשלב זה עליכם לקבוע את צבע השכבה התחתונה. הוא לא היחיד שנמצא בשכבה התחתונה. ואז מקם את קוביות השורה העליונה באותן פינות שתואמות את הצבעים בשולי האלמנט, אך אין זה הכרחי שהצבע יהיה במקומו.
  3. סיבוב אלמנטים של השכבה העליונה - יש צורך לסובב את קוביות הפינה בכיוון השעון או נגד כיוון השעון כך שיהיו במיקומים הנכונים, והקובייה של הרוביק תורכב.

כדי לסדר נכון את קוביות השכבה התחתונה והעליונה משתמשים בפורמולות הבאות:

  • חילופי אלמנטים אלכסוניים - WWFWP’V’F ’;
  • סידור מחדש של אלמנטים שכנים - FVF’V’L’V’L.

כדי להזיז את הפנים של אלמנט:

  • עם כיוון השעון - FN²F’P’N²P;
  • נגד כיוון השעון - P’N²PFN²F '.

פאזל 3x3

כדי לאסוף קוביה של רוביק 3x3 אתה צריך לעבור שבעה שלבים:

  1. אוספים את הצלב הנכון בשכבה הראשונה. צלב האלמנטים, איזה צבע לאסוף לא משנה, אבל רבים מעדיפים להתחיל עם צבע לבן.
  2. מסדרים את פינות השכבה הראשונה, ושורת הקוביות הראשונה מורכבת.
  3. מניחים את צלעות השורה האמצעית במקומותיהם, לאחר שלב זה ייאספו שתי שכבות.
  4. הרכבת הצלב הנכון בשכבה התחתונה.
  5. הצבת אלמנטים פינתיים במקומם, בעוד שצבעי פניהם צריכים להיות תואמים לפינה הכבושה, אך לאו דווקא להיות במקום.
  6. השלב האחרון מורכב בהפיכת אלמנטים פינתיים למיקומים הנכונים.

כשמתחילים להרכיב את הפאזל, חשוב לא לסובב את הקוביה בידכם, כדי לא ללכת לאיבוד בסידור הפרצופים, איזה מהם למעלה, ימני, אחורי, שמאל או קדמי.

הקוביה של רוביק 4x4

הפיתרון לגרסת פאזל זו, על אף יכולתה הגדולה, יכול להתבצע בפחות שלבים:

  1. הרכבת מרכזים - עליכם למקם ארבעה אלמנטים מאותו צבע במרכז כל פנים. כאן כדאי לשים לב שמרכזי הקוביה הזו אינם קבועים, כלומר תוכלו לבחור באופן עצמאי איזה צבע יהיה הפוך לאילו.
  2. מכלול צלעות בשלב זה, עליכם להתאים את פרצופי הקצה במקומותיהם. אם הכל נעשה נכון, אז אחרי זה נקבל קוביה שרק האלמנטים הפינתיים לא יהיו במקום.
  3. יישור פינתי ושוויון. בעזרת נוסחאות לקוביית ה- Rubik 3x3 של רוביק וסיבוב רק בקצוות החיצוניים, תוכלו להרכיב את הפאזל לחלוטין. נכון, בשלב זה לא הכל יכול להיות כל כך חלק, זוגיות עשויות להופיע - מצבים בלתי אפשריים בקוביה 3x3. יכול לקרות שאחרי הפיתרון שלהם ההרמוניה של השכבה העליונה מעט נהרסת, אין מה לדאוג, האלגוריתמים עבור הגרסה הקלאסית של הפאזל יעזרו לסדר אותם בסדר הדרוש.

הרכבת פאזל מהירה 5x5

הקיבולת הגדולה של הפאזל אינה משפיעה באופן משמעותי על האלגוריתם לפתרונה, השלבים יהיו זהים:

  1. ראשית, אנו אוספים את מרכזיהם של תשע קוביות מרכזיות באותו צבע על כל פנים. כדי לבצע שלב זה, אין צורך כלל לשנן נוסחאות: הבנת התהליך תפשט מאוד את המשימה ותהפוך אותה לנקודות רגילות.
  2. אנו אוספים ומסדרים במקומם את שלשות פניהם של צלעות. בפתרון בעיה זו, אין צורך לסובב את השכבות המרכזיות, כל המניפולציות צריכות להתרחש רק עם החיצוניות.
  3. אם התברר שכל הקצוות נאספו, למעט שניים שלא ניתן להחליף, אז מצב זה נקרא זוגיות. רק לאחר הפיתרון שלה נוכל להמשיך לשלב האחרון של ההרכבה.

הדרך המהירה ביותר. שיטת ג'סיקה פרידריך

שיטה זו של הרכבה במהירות גבוהה משמשת לרוב על ידי סוחרי המהירות, אך היא אינה מומלצת למתחילים שעדיף ללמוד קודם את האלגוריתם שלב אחר שלב להבין את עיקרון הפאזל.

בכדי לשלוט בשיטת ג'סיקה פרידריך, תצטרך לזכור כמה שיותר 119 (!) אלגוריתמים שישמשו בשלבים הבאים:

  1. סידור אלמנטים בצלב הנכון בצד הראשוני, בממוצע, ניתן לפתור בעיה זו בשבעה מהלכים.
  2. שיקום מיקום האלמנטים של השכבה הראשונה והשנייה על ידי סידור ארבעה זוגות של זווית צדדית. כדי לשים כל זוג בצד המקביל, עליכם גם לבצע שבעה מהלכים בממוצע.
  3. כיוון השכבה הבלתי מורכבת שנותרה כאשר שני הקצוות והפינות מופנים כך שהם נראים כלפי מעלה עם צבע הפנים האחרונה. כדי לפתור את הבעיה, אתה צריך לשלוט על חמישים ושבע פרמוטציות.
  4. העברת אלמנטים בשכבה האחרונה, שעבורם אתה צריך לשלוט בעוד 21 אלגוריתמים. על פי הערכות ממוצעות, שיטת ג'סיקה פרידריך מאפשרת לפתור את הפאזל 3x3 ב 56 מהלכים.

איך לאסוף קוביה של רוביק בעיניים עצומות

אם הכישורים שלך מספיקים לתוצאות יציבות על ידי פתרון קוביית הרוביק בעיניים פקוחות בדקה אחת, אתה יכול לשלוט בצעד חדש - הרכבה עיוורת. כאן זה לא הפיתרון של הפאזל ככזה שעולה לקדמת הבמה, אלא ההיזכרות בסידור האלמנטים המסודרים מחדש על הפנים.

אז, בתחרויות של צינורות מהירות, זמן ההרכבה העיוור כולל לא רק את הזמן למניפולציה ישירה של הקוביה, אלא גם את הזמן לבחון אותה.

מנקי המהירות משתמשים לרוב בשיטת החדר הרומי, המכונה גם הארמון או דרך סיירו, כדי לזכור. מהות השיטה היא שחדר או מסלול ידוע משוחזרים בדמיון, ומושגים (במקרה שלנו, מיקום אלמנטים של חידות) קשורים לחפצים בחדר או לאורך הכביש. ואז, תוך פיתרון הפאזל, נותר רק ללכת בדרך המוכרת (או בחדר) ולהניח את האלמנטים במקומם.

אסור להתבאס אם הפעם הראשונה שלא תצליחו לאסוף את הקוביה של הרוביק בעיניים מכוסות, מכיוון שגם עם השימוש בחוש המישוש, כמעט אף אחד לא מצליח לפתור את הבעיה הזו מבלי להתאמן בפעם הראשונה.

מי הבעלים של השיא המהיר ביותר לבנות

כדי להרכיב במהירות את הקוביה של רוביק, אתה צריך לא רק לשלוט בשליטה אדירה על האלגוריתמים להעברת חלקי פאזל למיקומים הרצויים. זה גם דורש מיומנות מאסטית ומהירות ידיים.

למי שהתכוון להרכיב את הפאזל הזה לראשונה, יתכן שייקח כמה שעות עד מספר ימים לפתור אותה, אך האוסטרלי פליקס זמדגס בשנת 2016 פתר את הבעיה המרחבית הזו בתוך 4.73 שניות בלבד. תוצאה זו נראית מרשימה, רק שהיא אינה מגבלת המהירות של המוח והידיים האנושיות, שכן כבר בשנת 2017 נרשם הישג חדש של הנער האמריקני בן החמש עשרה, פטריק פונס. רק 4.69 שניות הספיקו לו.

עכשיו הגיע הזמן לקחת נשימה ולברר מה ומי הבעלים של השיא להרכבה מהירה של קוביית ה- Rubik. אותו פליקס זמדגס בשנת 2018 שבר לא רק את השיא שלו, אלא גם את המלומד הצעיר האמריקני, לאחר שסיים את הפאזל תוך 4.22 שניות.