Comment collecter un cube Rubik: un programme pour les débutants

Le puzzle, inventé comme une aide visuelle à la théorie algébrique, a subitement captivé le monde entier. Depuis des décennies, des personnes loin des mathématiques avancées ont misé farouchement sur une tâche complexe et fascinante. Le Magic Cube est un excellent outil pour développer la pensée logique et la mémoire. Ceux qui se sont d'abord demandés comment collecter le cube Rubik, des diagrammes et des commentaires contribueraient à soutenir l'enthousiasme et, peut-être, à découvrir le monde du speedcubing.

Les secrets de la construction d'un cube Rubik: éléments, pièces, concepts clés

Les six faces du puzzle ont certaines couleurs et l'ordre de leur arrangement, breveté par l'inventeur. De nombreux faux se révèlent souvent comme des couleurs inhabituelles ou par leur position les uns par rapport aux autres. Les schémas d'apprentissage et les descriptions utilisent toujours des schémas de couleurs standard. Il est assez facile pour les débutants de se perdre dans les explications si vous utilisez un cube avec un jeu de couleurs différent.

Couleurs des faces opposées: blanc - jaune, vert - bleu, rouge - orange.

Chaque côté est composé de plusieurs éléments carrés. Par leur nombre, on distingue les types de cubes de Rubik: 3 * 3 * 3 (la première version classique), 4 * 4 * 4 (la soi-disant "Rubik's Revenge"), 5 * 5 * 5, etc.

Le premier modèle, assemblé par Erno Rubik, était composé de 27 cubes en bois, également peints en six couleurs et empilés les uns sur les autres. En l'espace d'un mois, l'inventeur a essayé de les regrouper de sorte que les faces d'un gros cube soient formées à partir des mêmes carrés de couleur. La mise au point d'un mécanisme réunissant tous les éléments a pris encore plus de temps.

Le Rubik's cube moderne de conception classique comprend les éléments suivants:

• Les centres sont les parties immobiles les unes par rapport aux autres, fixées sur l'axe de rotation du cube. Ils font face à l'utilisateur avec un seul côté peint. En réalité, six centres forment des paires de miroirs dans la palette de couleurs.
• Les nervures sont des éléments mobiles. L'utilisateur voit deux côtés colorés à chaque bord. Les combinaisons de couleurs sont également standard ici.
• Coins - huit éléments mobiles situés aux sommets d’un cube. Chacun d'eux a trois côtés colorés.
• Le mécanisme de fixation est une croix de trois axes rigidement fixés. Il existe un mécanisme alternatif similaire à une sphère. Il est utilisé dans les cubes haute vitesse ou multi-éléments. La construction de cubes comportant un nombre pair d'éléments sur les faces est particulièrement compliquée - il s'agit d'un système de mécanismes de clic interconnectés, parfois associé à une croix. Il existe des engrenages magnétiques pour les cubes de vitesse professionnels.

Le jeu avec le cube de Rubik est qu'avec l'aide du mécanisme mobile, les éléments colorés sur les visages sont réorganisés et essayent de s'assembler dans l'ordre d'origine.

Les fans de puzzle se disputent la solution du temps. En plus du tour de passe-passe, il faut pour cela étudier, mémoriser et amener à l'automatisme des centaines de combinaisons d'éléments colorés et d'actions associées. Ce sport inhabituel s'appelle le speedcubing.

Des tournois Speedcubers sont organisés régulièrement, les enregistrements sont mis à jour. De nouveaux horizons pour les réalisations s'ouvrent constamment. Dans le cadre des tournois, des compétitions d'assembleurs aveugles, à une main, de bottés, etc. sont organisées.

Le hobby le plus récent est l’assemblage de solitaire (motifs) sur un cube.

La structure du cube de Rubik et les noms des rotations

Afin de décrire les manipulations avec un casse-tête, d'écrire des schémas décisionnels, des mouvements d'éléments les uns par rapport aux autres, et uniquement pour la commodité de la communication, un langage de rotations a été créé. Il s’agit d’une lettre désignant chaque face et les modes de rotation.

Les côtés du puzzle sont capitalisés.

Dans les manuels en russe pour assembler le cube Rubik, utilisez les lettres initiales des noms russes:

• F - de la "façade";
• T - de "l'arrière";
• P - de la "droite";
• L - de la "gauche";
• B - du «haut»;
• N - du "bas".

La communauté internationale utilise les lettres initiales des noms des visages en anglais.

Désignations acceptées par la WCA (World Cube Association):

• R - de droite;
• L - de gauche;
• U - d'en haut;
• D - du bas;
• F - de face;
• B - de dos.

L'élément central s'appelle le même que le visage (R, D, F, etc.).

Le bord est adjacent à deux faces, son nom est composé de deux lettres (FR, UL, etc.).

L'angle, respectivement, est décrit par trois lettres (par exemple, FRU).

Les groupes d'éléments qui composent les couches moyennes entre les faces ont également leur propre nom:

• M (du milieu) - entre R et L.
• S (debout) - entre F et B.
• E (d'équatorial) - entre U et D.

La rotation des visages est décrite par des lettres nommant des visages et des icônes supplémentaires.

• L’apostrophe “’ ”indique que la face ou le calque tourne dans le sens contraire des aiguilles d’une montre.
• Le chiffre 2 indique la répétition du mouvement.

Actions possibles avec le visage, par exemple avec le droit:

• R - rotation dans le sens des aiguilles d'une montre;
• R ’- rotation dans le sens antihoraire.
• R2 est un double virage, peu importe la direction, car le visage n'a que quatre positions possibles.

Pour déterminer le sens de rotation d'un visage, vous devez présenter le cadran de la montre et vous laisser guider par le mouvement d'une main imaginaire.

La rotation des faces opposées "dans le sens des aiguilles d'une montre" est obtenue compteur.

Les mouvements des couches moyennes sont liés aux faces extérieures:

• La couche M tourne dans les mêmes directions que L.
• La couche S est comme F.
• Couche E - comme D.

Une autre désignation importante de «w» est la rotation simultanée de deux couches adjacentes. Par exemple, Rw est la rotation simultanée de R et M.

Les tours de tout le cube sont appelés des interceptions. Elles sont effectuées dans trois plans, c’est-à-dire selon trois axes de coordonnées: X, Y, Z.

• x et x ’- Rotations de tout le cube sur l’axe X. Les mouvements coïncident avec les virages du côté droit.
• y et y ’sont les rotations du cube le long de l’axe des Y. Les mouvements coïncident avec les rotations de la face supérieure.
• z et z ’- rotation du cube le long de l’axe Z. Le mouvement coïncide avec la rotation de la face frontale.
• x2, y2, z2 - désignations d'interceptions doubles sur l'axe spécifié.

En plus des notations généralement acceptées, les manuels d’assemblage sont pleins d’argot, des noms de techniques, techniques, algorithmes, modèles et figures sur un cube qui sont populaires parmi les speedcubers, etc. Les descriptions schématiques des algorithmes utilisant uniquement des flèches ne sont pas moins demandées. Plus l'expérience acquise dans la résolution du puzzle est complexe, plus il est facile de comprendre les descriptions et les explications, et beaucoup de choses commencent à être perçues intuitivement.

• Cap - Éléments colorés rassemblés sur un côté du cube. Assembler un puzzle revient à assembler les six bouchons.
• Éléments de couleur ceinture adjacents à la rubrique. Le capuchon peut être assemblé de sorte que la ceinture se compose de fragments de couleurs disparates, c’est-à-dire que les éléments de coin et de côte ne sont pas en place.
• Croix - une figure sur un chapeau de cinq fragments de la même couleur. L'assemblage commence souvent par la construction d'une croix. Il n'y a pas de guide clair. Cette étape permet la plus grande liberté d’action et demande réflexion. Lorsque la croix est prête, il reste à suivre les algorithmes appris.
• Flip - tourner un coin ou une arête à un endroit par rapport au centre, cette action nécessite l'utilisation d'algorithmes spéciaux.

Schémas et étapes de montage de puzzles pour débutants

Les programmes pour débutants vous aideront à apprendre et à économiser vos nerfs en collectant un cube désespérément enchevêtré, en ressentant la logique des mouvements et en élaborant les algorithmes les plus simples.

Avant d’effectuer une action, vous devez examiner le cube. En compétition, la «pré-inspection» prend 15 secondes. Pendant ce temps, vous devez trouver des éléments de la même couleur, qui seront rassemblés dans un “chapeau” lors de la première étape. Traditionnellement, ils commencent par le côté blanc, c'est-à-dire que la plupart des manuels supposent que U est blanc. Les speedcubers «multicolores» peuvent commencer à s'assembler à partir de n'importe quelle direction, reconstruisant mentalement tous les algorithmes prêts à l'emploi.

Rubik's Cube 2x2

Le «mini cube» est constitué de 8 éléments de coin. Au premier stade, une couche de quatre coins est collectée. Au deuxième stade - les coins restants sont placés à leur place, alors qu'ils peuvent être retournés, c'est-à-dire que les éléments colorés ne seront pas sur leurs visages. Il reste à les déployer du côté droit.

• L'algorithme «bang-bang» vous permet de déplacer l'élément de coin et de l'orienter correctement. Si vous effectuez cette séquence d'actions six fois de suite, le cube reviendra à sa position d'origine. Ainsi, si le cube est mélangé, vous devez l’appliquer de 1 à 5 fois pour définir l’élément correctement. Enregistrement d’algorithme: RUR’U ’.
• Quand une couche est assemblée, il est nécessaire de retourner le cube avec la deuxième couche. En déplaçant ce calque dans n’importe quelle direction, définissez l’un des coins à leur place. Ensuite, un algorithme est appliqué qui permet d’échanger deux éléments adjacents - les coins droit et gauche de la face avant. La séquence des actions est la suivante: URU’L’UR’U’LU.
• Lorsque tous les coins sont en place, ils sont basculés à l’aide de l’algorithme «bang-bang». À ce stade, il est important de ne pas intercepter le cube.

Comment collecter un Rubik's Cube 3x3

1. Construisez une «croix blanche» en collectant 4 bords avec des autocollants blancs autour du centre blanc.
2. Combinez les centres de couleurs des côtés R, L, U, D avec les bords correspondants de la “croix blanche”.
3. Mettez les coins en place avec des autocollants blancs. En utilisant l’algorithme R’D’RD, répété jusqu’à cinq fois, les coins retournent à la position correcte.
4. Pour mettre en place les bords de la couche intermédiaire, vous devez intercepter le cube - y2. Sélectionnez une côte sans autocollant jaune. Combinez-le avec le centre, en faisant correspondre la couleur d'un côté. A l’aide de formules, déplacez le bord vers le calque du milieu: le bord se déplace vers la gauche: U’LUFU’F ’. Le bord tombe à droite: URU’R’U’F’UF’UF.Si un élément est à sa place mais mal pivoté, ces algorithmes sont à nouveau utilisés pour le déplacer vers la troisième couche et le réinstaller.
5. Sans intercepter le cube, prenez la croix jaune sur le capuchon de la troisième couche en répétant l’algorithme FRUR’U’F ’.
6. Combinez correctement les bords de la dernière couche avec les centres latéraux, comme pour la première croix. Deux côtes tombent facilement en place. Les deux autres devront être échangés.S'ils sont l'un contre l'autre: RUR’URU2R ’. Si sur les côtés adjacents: RUR’URU2R’U.
7. Placez les coins de la dernière face sur les positions correctes. Si aucun d’entre eux n’est au bon endroit, appliquez la formule URU’L’UR’U’L. L'un des éléments se tiendra correctement. Pour intercepter le cube à cet angle, ce sera la partie supérieure droite du bord frontal. Déplacez les coins restants dans le sens contraire des aiguilles d’une montre vers URU’L’UR’U’L ou, inversement, U’L’URU’LUR ’. A ce stade, tous les sites collectés seront reconstruits, il semble que quelque chose se soit mal passé. Il est important de s'assurer que la matrice ne se retourne pas et que le centre de F ne se déplace pas par rapport à l'utilisateur. La combinaison de mouvements doit être répétée jusqu'à 5 fois.
8. Vous devrez peut-être développer les éléments de coin en alignant correctement les fragments de couleur sur le reste des faces. Pour les développer (retourner), la première formule est utilisée: R’D’RD. Il est important de ne pas intercepter le cube afin que F et U ne changent pas.

Rubik's Cube 4x4

Les puzzles contenant plus de trois éléments dans un bord impliquent un nombre de combinaisons beaucoup plus grand.

Les options «paires» sont particulièrement difficiles, car elles ne possèdent pas de centre rigidement fixé qui permet de naviguer dans le puzzle classique.

Pour 4 * 4 * 4, environ 7,4 * 1045 positions d'éléments sont possibles. Par conséquent, il a été appelé "la vengeance de Rubik" ou Master Cube.

Désignations supplémentaires des couches intérieures:

• f - frontal interne;
• b - arrière intérieur;
• r est le droit intérieur;
• l - intérieur gauche.

Options d'assemblage: couche par couche, à partir des angles ou par moulage en 3 * 3 * 3. Cette dernière méthode est la plus populaire. Premièrement, quatre éléments centraux sont rassemblés sur chaque face. Ensuite, les paires de côtes sont ajustées et, enfin, les angles sont définis.

• Lors de la collecte d'éléments centraux, il faut se rappeler quelles couleurs sont contrastées par paires. Algorithme pour permuter les éléments parmi les quatre médians: (Rr) U (Rr) ’U (Rr) U2 (Rr)’ U2.
• Lors de l'assemblage des nervures, seules les faces extérieures tournent. Algorithmes: (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) ’. Dans la plupart des cas, les côtes peuvent être assemblées de manière intuitive. Lorsqu'il ne reste plus que deux éléments de bord: (Dd) R F ’U R’ F (Dd) ’- pour les placer côte à côte, U F’ L F ’L’ F U ’- pour les échanger.
• Ensuite, 3 * 3 * 3 formules de cube sont appliquées pour la permutation et la rotation des coins.

Les cas complexes qui nécessitent une solution spéciale sont les parités. Leurs formules ne résolvent pas le problème, mais éliminent les éléments d'une impasse, amenant le puzzle sous une forme résolue par des algorithmes standard.

• Deux éléments de nervure adjacents mal orientés: B2 B2 U2 l U2 r ’U2 r U2 F2 r F2 l’ B2 r2.
• Paires opposées d'éléments de nervure dans la mauvaise orientation: r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2.
• Paires d’éléments de nervure se faisant face dans le mauvais sens: F ’U’ F r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2 F ’U F.
• Les coins de la dernière couche sont hors de propos: r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2.

Assemblage rapide de puzzle 5x5

L'assemblage est à apporter à un look classique. Premièrement, 9 fragments centraux sont collectés sur chaque capsule et trois éléments de côte. La dernière étape est l'alignement des angles.

Notation additionnelle:

• u est la face supérieure intérieure;
• d est la limite inférieure interne;
• e est la ligne intérieure entre le haut et le bas;
• (deux faces entre parenthèses) - rotation simultanée.

L'assemblage des éléments centraux est plus facile que dans le cas précédent, car des paires de couleurs sont fixées de manière rigide.

• Lors de la première étape, des difficultés peuvent survenir si vous devez permuter des éléments sur des faces adjacentes. Si elles sont séparées par un élément de bord: (Rr) U (Rr) ’U (Rr) U2 (Rr)’. Si elles sont situées sur les couches centrales centrales: (Rr) ’F’ (Ll) ’(Rr) U (Rr) U’ (Ll) (Rr) ’.
• La combinaison des éléments de nervure est intuitive, elle n’affecte pas les centres collectés: (Ll) ’U L’ U ’(Ll); (Ll) ’U L2 U’ (Ll); (Rr) U ’R U (Rr)’; (Rr) U ’R2 U (Rr)’. La complexité n’est que l’assemblage des deux dernières arêtes.

Formules de parité:

• permutez les éléments des couches u et d sur les bords d’une face: (Dd) R F ’U R’ F (Dd) ’;
• permutez les éléments de bord situés dans la couche intermédiaire sur une face: (Uu) 2 (Rr) 2 F2 u2 F2 (Rr) 2 (Uu) 2;
• déployer ces éléments à leur place, c’est-à-dire retourner: e R F ’U R’ F e ’;
• déployer en place l’élément de nervure de la couche intermédiaire: (Rr) 2 B2 U2 (Ll) U2 (Rr) ’U2 (Rr) U2 F2 (Rr) F2 (Ll)’ B2 (Rr) 2;
• remplacer les éléments de la couche latérale sur une face: (Ll) ’U2 (Ll)’ U2 F2 (Ll) ’F2 (Rr) U2 (Rr)’ U2 (Ll) 2;
• retourner simultanément trois côtes en place: F ’L’ F U ’ou U F’ L.

La dernière tâche consiste à organiser les coins selon le principe du cube classique.

Le moyen le plus rapide Méthode Jessica Friedrich

Ceux qui ont déjà appris à résoudre le casse-tête en 1 à 2 minutes, c'est-à-dire, peuvent très rapidement assembler le cube de Rubik et en arriver à une compréhension fondamentalement nouvelle du problème. L'accélération mécanique à un certain stade devient impossible. Des algorithmes et techniques spéciaux sont nécessaires pour réduire le temps de recherche de solutions.

Superposer la version classique pour accélérer le processus se compose de quatre tâches:

• croix initiale sur un chapeau;
• assemblage simultané des première et deuxième couches;
• dernier chapeau;
• ceinture de la troisième couche.

La difficulté est que vous devez apprendre et garder à l'esprit les 119 formules élaborées par l'auteur de la méthode, Jessica Friedrich. Les groupes d’algorithmes F2L, OLL, PLL de chaque étape décrivent toutes les combinaisons possibles de la disposition des éléments, des tours et des permutations nécessaires au travail avec des paires bord-angle.

La méthode vous permet de résoudre le puzzle en moins de 20 secondes.

Comment collecter un cube de Rubik avec les yeux fermés

Des techniques spéciales ont été développées pour faciliter cette tâche. Une des méthodes les plus populaires parmi les speedcubers est l’ancienne méthode Pochmann.

L'assemblage est réalisé non pas en couches, mais en groupes d'éléments: d'abord toutes les arêtes, puis les coins.

Rib RU - tampon. À l'aide d'algorithmes spéciaux, le cube occupant cette position est déplacé à sa place. L'élément qui l'a remplacé à la position RU est à nouveau déplacé, et ainsi de suite, jusqu'à ce que toutes les arêtes soient en place. Faites la même chose avec les coins. Une caractéristique des algorithmes d'assemblage aveugle est qu'ils vous permettent de déplacer un élément sans mélanger le reste.

Dans le processus d'assemblage aveugle, le cube n'est pas retourné afin de ne pas être confondu.

Avant de procéder à l'assemblage, le cube est «mémorisé». Crée mentalement une chaîne le long de laquelle les éléments bougeront. Chaque autocollant se voit attribuer sa propre lettre de l'alphabet. Pour les arêtes et les angles, le speedcuber est un alphabet séparé. Le cube de Rubik mélangé est rappelé comme une séquence de lettres. L'autocollant supérieur sur le cube tampon est la première lettre, l'autocollant qui prend sa place légitime est la deuxième et ainsi de suite. Pour des raisons de simplicité, les mots sont composés d'une séquence de lettres et les phrases sont composées de mots.

À qui appartient l'enregistrement de l'assemblage de rubik's cube le plus rapide

L’australien Felix Zemdegs a mis à jour à deux reprises le record du monde de montage du classique Rubik's Cube en 2018. Au début de l’année, le meilleur temps avait été enregistré avec 4,6 secondes. En mai, le puzzle avait été résolu en 4, 22 secondes.

L'athlète de 22 ans possède plusieurs autres records actuels 2015 - 2017:

• 4x4x4 - 19,36 secondes;
• 5x5x5 - 38,52 secondes;
• 6x6x6 - 1: 20,03 minutes;
• 7x7x7 - 2: 06,73 minutes;
• mégaminx - 34,60 secondes;
• avec une main - 6,88 secondes.

L'enregistrement du robot enregistré dans le livre des records Guinness est de 0,637 seconde. Il existe déjà un modèle capable d'assembler un cube en 0,38 seconde. Ses développeurs sont les Américains Ben Katz et Jared Di Carlo.