Rubik's Cube: montageschema voor beginners, stap voor stap instructies

Erne Rubik, een beeldhouwer en architect uit Hongarije, besloot een visueel hulpmiddel uit te vinden dat zijn studenten zou helpen de wiskundige theorie van groepen beter te begrijpen, maar de magische kubus was zo geliefd bij wetenschappers van verschillende leeftijden dat de puzzel zich snel over de hele wereld verspreidde, waardoor de uitvinder een miljonair werd. Het assemblageschema van de Rubik's Cube lijkt op het eerste gezicht ongelooflijk complex, maar als je de ontwikkelde algoritmen zorgvuldig bestudeert en het assemblageprincipe duikt, wordt het oplossen van de puzzel een competitie voor snelheid.

De structuur van de Rubik's Cube en de namen van de rotaties

Zonder basiskennis over de structuur van de Rubik's Cube, zal het heel moeilijk zijn om de oorspronkelijke vorm van deze puzzel te herstellen, zonder zelfs te stotteren om te concurreren in de snelheid van de assemblage.

De meer gebruikelijke 3x3 kubus bestaat uit 26 elementen, die op hun beurt zijn onderverdeeld in:

• centrale, onbeweegbare elementen die slechts één kleur hebben en hun positie ten opzichte van elkaar niet veranderen, er zijn er slechts 6;
• costal (er zijn er 12). Ze zijn tweekleurig en blijven altijd aan de zijwanden, ongeacht welke rotaties zijn uitgevoerd;
• hoekig (8 elementen), die altijd in de hoeken van de kubus blijven en in 3 verschillende kleuren zijn geverfd.

Er is nog een element in de structuur van de Rubik's Cube, verborgen voor onze ogen - dit is een kruis waaraan de centrale elementen zijn bevestigd.

Afhankelijk van de capaciteit van de kubus van bepaalde elementen, kan er een andere hoeveelheid zijn, of ze zullen volledig afwezig zijn.In een 2x2-puzzel zijn er bijvoorbeeld alleen hoekblokjes en er zijn er maar acht.

Zes gezichten van de kubus zijn in verschillende kleuren geverfd. Het is opmerkelijk dat alleen bepaalde kleuren worden gebruikt en op het kruis van een gewone Rubik-kubus zijn ze in paren tegen elkaar gerangschikt: wit - geel, rood - oranje, groen - blauw.

Om de algoritmen voor het oplossen van het ruimtelijke probleem dat door formules is vastgelegd duidelijk te maken, moet u de algemeen geaccepteerde internationale aanduiding van gezichten en hun rotaties leren.

Als je de kubus in je handen neemt, wordt het gezicht dat naar de erudiet zal kijken de voorkant genoemd en wordt aangegeven door de Latijnse letter F, de tegenovergestelde kant is de achterkant (B) en de linker (L), rechts (R), bovenste (U) en onderste zijden zijn ook gemarkeerd (D) facetten.

Om de rotatie van een bepaald gezicht met 90 ° aan te geven in de formules voor het samenstellen van de kubus van Rubik, geeft u de Latijnse letter aan. Bij dubbel draaien staat het cijfer 2 ernaast. Als de rotatie tegen de klok in wordt, wordt een apostrof aan de letter toegevoegd. Dus R ¢ betekent dat de rechterkant een keer 90 ° moet worden gedraaid in de richting tegengesteld aan de beweging met de klok mee.

Geheimen van het bouwen van een Rubik's Cube: elementen, onderdelen, sleutelconcepten

Erne Rubik over de assemblage van de puzzel die hij heeft uitgevonden stapelt zich al een maand op. Nu, voor degenen die besluiten de magische kubus te veroveren, zijn veel methoden ontwikkeld.

De meest populaire van hen:

• Voor beginners - een gedetailleerde gids die het algoritme voor het oplossen van het probleem in zeven fasen opsplitst.
• De Jessica Friedrich-methode is de meest populaire methode onder fans van high-speed assembly, hoewel het in veel opzichten overeenkomt met het algoritme voor beginners.
• De intuïtieve methode van Valery Morozov. Het ontbreekt volledig aan formules; de essentie is niet om een ​​kant-en-klare oplossing te geven, maar om de structuur van de kubus te helpen begrijpen om onafhankelijk tot een oplossing voor de puzzel te komen.

Om te leren hoe je een Rubik's Cube kunt samenstellen, wordt het vaak aangeraden om de puzzel eerst in afzonderlijke elementen te demonteren en vervolgens weer in elkaar te zetten. Dit zal helpen om de structuur beter te begrijpen en snel beslissingsalgoritmen over te nemen.

Voordat u begint met de ontwikkeling van een bepaalde kubusassemblagetechniek, moet u zich vertrouwd maken met enkele concepten die vaak in algoritmen worden gevonden.

Een regelmatig kruis is een kruis waarbij de randvlakken samenvallen met de kleuren van de centrale elementen aan de zijkanten, terwijl ze zich vormen op het bovenvlak van de kleur die overeenkomt met het centrale element.

Een onregelmatig kruis verschilt van een correct kruis doordat de kubussen die een kruis vormen op het bovenvlak niet samenvallen met de randvlakken van de elementen met de kleur van de zijkanten.

Correcte paren zijn paren randelementen met overeenkomende kleuren op de overeenkomstige vlakken die tegelijkertijd in de eerste en tweede laag van de puzzel kunnen worden ingesteld.

Schema's en fasen van het samenstellen van de Rubik's Cube voor beginners

Op dit moment zijn er verschillende opties voor een mechanische puzzel die in 1974 verscheen. Dit zijn kubussen met een ander aantal elementen waaruit het gezicht bestaat, evenals vergelijkbare puzzels: de piramide van Meffert en een slang, bestaande uit segmenten - regelmatige driehoeken. Overweeg de volgorde en assemblagestappen van verschillende kubieke variaties.

Hoe een Rubik's Cube 2x2 te verzamelen

De Rubik-puzzel met een capaciteit van 2x2 wordt ook een Mini-kubus genoemd. Hoewel deze puzzel iets later verscheen, werd het geen ingewikkelde, maar een lichtgewicht versie van de klassieke kubus. Een beginnende geleerde kan de assemblage in slechts 20-30 minuten beheersen.

De puzzeloplossing bestaat uit slechts drie fasen:

1. De eerste laag samenstellen - u moet de elementen van de kubus combineren zodat ze op de onderste laag allemaal dezelfde kleur hebben en hun zijvlakken paarsgewijs overeenkomen met de kleuren.
2. De rangschikking van de elementen van de bovenste laag. In dit stadium moet u de kleur van de onderste laag bepalen. Hij is niet de enige die in de onderste laag aanwezig is. Plaats vervolgens de kubussen van de bovenste rij in die hoeken die overeenkomen met de kleuren aan de randen van het element, maar het is niet noodzakelijk dat de kleur op zijn plaats staat.
3. Rotatie van de elementen van de bovenste laag - je moet de hoekkubussen met de klok mee of tegen de klok in draaien zodat ze in de juiste posities komen en de Rubik's kubus zal worden geassembleerd.

Om de kubussen van de onderste en bovenste lagen correct te rangschikken, worden de volgende formules gebruikt:

• verwisseling van diagonale elementen - WWFWP’V’F ’;
• herschikken van aangrenzende elementen - FVF’V’L’V’L.

De gezichten van een element verplaatsen:

• met de klok mee - FN²F’P’N²P;
• tegen de klok in - P’N²PFN²F ’.

3x3 puzzel

Om een ​​Rubik's Cube 3x3 te verzamelen, moet je zeven fasen doorlopen:

1. Verzamel het juiste kruis in de eerste laag. Het kruis van de elementen, welke kleur te verzamelen maakt geen verschil, maar velen beginnen liever met een witte kleur.
2. Schik de hoeken van de eerste laag en de eerste rij kubussen wordt geassembleerd.
3. Plaats de ribben van de middelste rij op hun plaats, na deze fase worden twee lagen verzameld.
4. Het juiste kruis op de onderste laag monteren.
5. Plaatsing van hoekelementen op hun plaats, terwijl de kleuren van hun gezichten moeten overeenkomen met de bezette hoek, maar niet noodzakelijkerwijs op hun plaats moeten zijn.
6. De laatste fase bestaat uit het draaien van de hoekelementen in de juiste posities.

Wanneer je begint met het in elkaar zetten van de puzzel, is het belangrijk om de kubus niet in je handen te draaien, om niet te verdwalen in de opstelling van de gezichten, die bovenaan, rechts, achter, links of voor is.

Rubiks kubus 4x4

De oplossing voor deze puzzelvariant kan ondanks zijn grote capaciteit in minder stappen worden uitgevoerd:

1. Assemblage van centra - u moet vier elementen van dezelfde kleur in het midden van elk gezicht plaatsen. Hier is het de moeite waard om op te letten dat de middelpunten van deze kubus niet vast zijn, dat wil zeggen dat u onafhankelijk kunt kiezen welke kleur tegenover welke kleur staat.
2. Rib-assemblage In dit stadium moet u de randvlakken op hun plaats koppelen. Als alles correct is gedaan, krijgen we daarna een kubus waarin alleen de hoekelementen niet op hun plaats zitten.
3. Hoekuitlijning en pariteit. Door formules voor de Rubik's Cube 3x3 te gebruiken en alleen de buitenranden te draaien, kun je de puzzel volledig in elkaar zetten. Toegegeven, in dit stadium kan niet alles zo soepel zijn, kunnen pariteiten verschijnen - situaties die onmogelijk zijn in een 3x3-kubus. Het kan gebeuren dat na hun oplossing de harmonie van de bovenste laag een beetje wordt vernietigd, er is niets om je zorgen over te maken, de algoritmen voor de klassieke versie van de puzzel helpen om ze in de nodige volgorde te ordenen.

5x5 snelle puzzelassemblage

De grote capaciteit van de puzzel heeft geen significante invloed op het algoritme om het op te lossen, de stappen zijn hetzelfde:

1. Eerst verzamelen we de middelpunten van negen centrale kubussen van dezelfde kleur op elk vlak. Om deze fase uit te voeren, is het helemaal niet nodig om formules te onthouden; het begrijpen van het proces zal de taak aanzienlijk vereenvoudigen en in gewone plekken veranderen.
2. We verzamelen en rangschikken op hun plaats de drievoudige ribbenvlakken. Om dit probleem op te lossen, is het niet nodig om de centrale lagen te roteren, alle manipulaties moeten alleen met de externe plaatsvinden.
3. Als bleek dat alle randen waren verzameld, op twee na, die niet kunnen worden vervangen, wordt deze situatie pariteit genoemd. Pas na de oplossing kunnen we doorgaan naar de laatste fase van de assemblage.

De snelste manier. Jessica Friedrich-methode

Deze methode van high-speed assemblage wordt meestal gebruikt door speedcubers, maar het wordt niet aanbevolen voor beginners die beter het stap-voor-stap algoritme leren eerst om het principe van de puzzel te begrijpen.

Om de Jessica Friedrich-methode onder de knie te krijgen, moet u maar liefst 119 (!) Algoritmen onthouden die in de volgende stappen worden gebruikt:

1. Rangschikking van elementen in het juiste kruis aan de beginzijde, gemiddeld kan dit probleem in zeven bewegingen worden opgelost.
2. De locatie van de elementen van de eerste en tweede laag herstellen door vier paar zijhoeken te rangschikken. Om elk paar aan de overeenkomstige kant te plaatsen, moet je ook gemiddeld zeven zetten doen.
3. Oriëntatie van de resterende niet-geassembleerde laag wanneer beide randen en hoeken worden gedraaid zodat ze omhoog kijken met de kleur van het laatste vlak. Om dit probleem op te lossen, moet u zevenenvijftig permutaties beheersen.
4. Bewegende elementen in de laatste laag, waarvoor je nog 21 algoritmen moet beheersen. Volgens gemiddelde schattingen maakt de Jessica Friedrich-methode het mogelijk om de 3x3-puzzel in 56 zetten op te lossen.

Hoe een Rubik's Cube met gesloten ogen te verzamelen

Als je vaardigheden voldoende zijn voor stabiele resultaten door de Rubik's kubus met open ogen in één minuut op te lossen, kun je een nieuwe stap beheersen - blind assemblage. Hier komt niet de oplossing van de puzzel als zodanig naar voren, maar het herinneren van de rangschikking van herschikte elementen op de gezichten.

Dus in speedcubing-wedstrijden omvat blinde assemblagetijd niet alleen de tijd voor directe manipulatie van de kubus, maar ook de tijd om deze te onderzoeken.

Speedcubers gebruiken vaak de Roman Room-methode, die ook wel het Paleis of Cicero's Road wordt genoemd, om te onthouden. De essentie van de methode is dat een kamer of een bekende route wordt nagebouwd in de verbeelding, en concepten (in ons geval de locatie van puzzelelementen) zijn gebonden aan objecten in de kamer of langs de weg. Terwijl je de puzzel oplost, hoef je alleen nog maar langs de bekende weg (of kamer) te lopen en de elementen op hun plaats te zetten.

Je moet niet van streek zijn als je de eerste keer de Rubik's kubus niet blindelings verzamelt, want zelfs met het gebruik van het tastgevoel slaagt praktisch niemand erin dit probleem op te lossen zonder de eerste keer te trainen.

Van wie is het snelste buildrecord

Om een ​​Rubik-kubus snel in elkaar te zetten, moet je niet alleen de algoritmen beheersen voor het verplaatsen van puzzelstukjes naar de gewenste posities. Dit vereist ook meesterlijke behendigheid en snelheid van de handen.

Voor degenen die deze puzzel voor de eerste keer willen samenstellen, kan het enkele uren tot een paar dagen duren om het op te lossen, maar de Australische Felix Zemdegs in 2016 loste dit ruimtelijke probleem in slechts 4,73 seconden op. Dit resultaat lijkt indrukwekkend, alleen is het niet de limiet van de snelheid van het menselijk brein en handen, omdat al in 2017 een nieuwe prestatie van de Amerikaanse vijftienjarige tiener Patrick Pons werd opgenomen. Slechts 4,69 seconden waren genoeg voor hem.

Nu is het tijd om adem te halen en uit te zoeken wat en wie het record bezit voor de snelle assemblage van de Rubik's Cube. Dezelfde Felix Zemdegs in 2018 brak niet alleen zijn record, maar ook de Amerikaanse jonge geleerde, die de puzzel in 4.22 seconden had voltooid.