Rubik's Cube: sơ đồ lắp ráp cho người mới bắt đầu, hướng dẫn từng bước

Erne Rubik, một nhà điêu khắc và kiến ​​trúc sư từ Hungary, đã quyết định phát minh ra một công cụ hỗ trợ thị giác giúp sinh viên của mình hiểu rõ hơn về lý thuyết toán học của các nhóm, nhưng khối ma thuật được các học giả ở các độ tuổi khác nhau yêu thích đến nỗi câu đố nhanh chóng lan rộng khắp thế giới, khiến nhà phát minh của nó trở thành triệu phú. Sơ đồ lắp ráp khối Rubik thoạt nhìn có vẻ vô cùng phức tạp, nhưng nếu bạn nghiên cứu kỹ các thuật toán đã phát triển và đi sâu vào nguyên tắc lắp ráp, thì việc giải câu đố sẽ trở thành một cuộc cạnh tranh về tốc độ.

Cấu trúc của khối Rubik và tên của các phép quay

Nếu không có kiến ​​thức cơ bản về cấu trúc của khối Rubik, sẽ rất khó để khôi phục lại hình thức ban đầu của câu đố này, thậm chí không nói lắp để cạnh tranh về tốc độ lắp ráp của nó.

Khối 3x3 phổ biến hơn bao gồm 26 phần tử, lần lượt được chia thành:

• yếu tố trung tâm, bất động, chỉ có một màu và không thay đổi vị trí của chúng trong mối quan hệ với nhau, chỉ có 6 trong số đó;
• costal (có 12 người trong số họ). Chúng có hai tông màu và luôn nằm trên các lề, bất kể việc quay vòng nào đã được thực hiện;
• góc (8 yếu tố), luôn luôn ở trong các góc của khối lập phương và được sơn bằng 3 màu khác nhau.

Có một yếu tố khác trong cấu trúc của khối Rubik, ẩn khỏi đôi mắt của chúng ta - đây là một chữ thập mà các yếu tố trung tâm được gắn vào.

Tùy thuộc vào công suất của khối lập phương của các yếu tố nhất định, có thể có một lượng khác nhau, hoặc chúng sẽ hoàn toàn vắng mặt.Ví dụ, trong một câu đố 2x2 chỉ có các hình khối góc và chỉ có tám trong số chúng.

Sáu mặt của khối lập phương được sơn bằng nhiều màu sắc khác nhau. Đáng chú ý là chỉ có một số màu nhất định được sử dụng và trên thập giá của khối Rubik thông thường, chúng được sắp xếp theo cặp với nhau: trắng - vàng, đỏ - cam, xanh lục - xanh.

Để các thuật toán giải bài toán không gian được viết bởi các công thức trở nên rõ ràng, bạn cần học cách chỉ định quốc tế thường được chấp nhận của khuôn mặt và các phép quay của chúng.

Nếu bạn cầm khối lập phương trong tay, thì mặt sẽ đối diện với người uyên bác được gọi là mặt trước và được ký hiệu bằng chữ Latinh F, mặt đối diện là mặt sau (B) và mặt trái (L), phải (R), mặt trên (U) và mặt dưới cũng được tô sáng (D) các khía cạnh.

Để chỉ ra góc quay của một mặt cụ thể bằng 90 ° trong các công thức để lắp ráp khối Rubik, hãy biểu thị chữ cái Latinh biểu thị. Khi quay đôi, số 2 đứng cạnh nó. Nếu xoay ngược chiều kim đồng hồ, dấu nháy đơn sẽ được thêm vào chữ cái. Vì vậy, R có nghĩa là phía bên phải phải được quay một lần 90 ° theo hướng ngược lại với chuyển động theo chiều kim đồng hồ.

Bí mật của việc xây dựng khối Rubik: các yếu tố, bộ phận, khái niệm chính

Erne Rubik trong quá trình lắp ráp câu đố mà anh ta phát minh ra đã chồng chất trong một tháng. Giờ đây, đối với những người quyết định chinh phục khối ma thuật, nhiều phương pháp đã được phát triển.

Phổ biến nhất trong số họ:

• Dành cho người mới bắt đầu - một hướng dẫn chi tiết chia nhỏ thuật toán để giải quyết vấn đề thành bảy giai đoạn.
• Phương pháp Jessica Friedrich là phương pháp phổ biến nhất trong số những người hâm mộ lắp ráp tốc độ cao, mặc dù theo nhiều cách, nó lặp lại thuật toán cho người mới bắt đầu.
• Phương pháp trực quan của Valery Morozov. Nó hoàn toàn không có bất kỳ công thức nào, bản chất của nó không phải là đưa ra một giải pháp làm sẵn, mà là để giúp hiểu cấu trúc của khối để độc lập đi đến một giải pháp cho câu đố.

Để tìm hiểu cách lắp ráp khối Rubik, trước tiên, người ta thường khuyên bạn nên tháo câu đố thành các yếu tố riêng biệt, sau đó lắp lại. Điều này sẽ giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc của nó và nhanh chóng áp dụng các thuật toán quyết định.

Trước khi bắt tay vào phát triển một kỹ thuật lắp ráp khối cụ thể, bạn nên tự làm quen với một số khái niệm thường thấy trong các thuật toán.

Một chữ thập thông thường là một chữ thập trong đó các cạnh cạnh trùng với màu của các phần tử trung tâm ở hai bên, trong khi hình thành ở mặt trên của màu tương ứng với phần tử trung tâm.

Một chữ thập không đều khác với một hình chính xác ở chỗ các hình khối tạo thành hình chữ thập ở mặt trên không trùng với các cạnh của các phần tử với màu của các mặt.

Các cặp đúng là các cặp phần tử cạnh có màu phù hợp trên các mặt tương ứng có thể được đặt đồng thời trong lớp thứ nhất và thứ hai của câu đố.

Các kế hoạch và giai đoạn lắp ráp khối Rubik cho người mới bắt đầu

Tại thời điểm này, có một số tùy chọn cho một câu đố cơ học xuất hiện vào năm 1974. Đây là những hình khối với một số yếu tố khác nhau tạo nên khuôn mặt, cũng như các câu đố tương tự: kim tự tháp của Meffert và một con rắn, bao gồm các phân đoạn - hình tam giác đều. Xem xét các trình tự và các bước lắp ráp của các biến thể khối khác nhau.

Cách thu thập khối Rubik 2x2

Câu đố Rubik có dung lượng 2x2 còn được gọi là Mini-cube. Mặc dù câu đố này xuất hiện muộn hơn một chút, nó trở nên không phức tạp, nhưng là một phiên bản nhẹ của khối lập phương cổ điển. Một học giả mới bắt đầu sẽ có thể làm chủ lắp ráp của nó chỉ trong 20-30 phút.

Giải pháp câu đố chỉ bao gồm ba giai đoạn:

1. Lắp ráp lớp đầu tiên - bạn cần kết hợp các yếu tố của khối sao cho ở lớp dưới chúng có cùng màu, và các mặt bên của chúng khớp với các màu theo cặp.
2. Sự sắp xếp của các yếu tố của lớp trên. Ở giai đoạn này, bạn cần xác định màu của lớp dưới cùng. Anh ấy không phải là người duy nhất có mặt ở lớp dưới. Sau đó đặt các hình khối của hàng trên vào các góc đó sẽ tương ứng với các màu trên các cạnh của phần tử, nhưng không nhất thiết là màu đó được đặt đúng chỗ.
3. Xoay các phần tử của lớp trên - cần phải xoay các hình khối góc theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ để chúng trở thành đúng vị trí và khối lập phương của Rubik sẽ được lắp ráp.

Để sắp xếp các hình khối của lớp dưới và lớp trên một cách chính xác, các công thức sau đây được sử dụng:

• hoán đổi các yếu tố đường chéo - WWFWP
• sắp xếp lại các yếu tố lân cận - FVF

Để di chuyển các mặt của một phần tử:

• chiều kim đồng hồ - FN²F từP hèN²P;
• ngược chiều kim đồng hồ - P hèN²PFN²F.

Câu đố 3x3

Để thu thập Rubik's Cube 3x3, bạn cần trải qua bảy giai đoạn:

1. Thu thập chéo chính xác trong lớp đầu tiên. Sự giao thoa của các yếu tố, màu sắc cần thu thập không tạo ra sự khác biệt nào, nhưng nhiều người thích bắt đầu với một màu trắng.
2. Sắp xếp các góc của lớp đầu tiên, và hàng khối đầu tiên được lắp ráp.
3. Đặt các xương sườn của hàng giữa vào vị trí của chúng, sau giai đoạn này hai lớp sẽ được thu thập.
4. Lắp ráp chữ thập chính xác trên lớp dưới cùng.
5. Vị trí của các yếu tố góc ở vị trí của chúng, trong khi màu sắc của khuôn mặt phải tương ứng với góc bị chiếm, nhưng không nhất thiết phải ở vị trí.
6. Giai đoạn cuối cùng bao gồm việc biến các yếu tố góc thành các vị trí chính xác.

Khi bắt đầu lắp ráp câu đố, điều quan trọng là không xoay khối lập phương trong tay để không bị lạc trong cách sắp xếp các mặt, cái nào là đỉnh, phải, sau, trái hoặc trước.

Khối Rubik của 4x4

Giải pháp cho biến thể câu đố này, mặc dù có công suất lớn, có thể được thực hiện trong ít bước hơn:

1. Lắp ráp các trung tâm - bạn cần đặt bốn yếu tố cùng màu vào trung tâm của mỗi khuôn mặt. Ở đây, điều đáng chú ý là các tâm của khối này không cố định, nghĩa là bạn có thể độc lập chọn màu nào sẽ ngược lại với màu nào.
2. Lắp ráp xương sườn. Ở giai đoạn này, bạn cần ghép các mặt cạnh ở vị trí của chúng. Nếu mọi thứ được thực hiện chính xác, sau đó chúng ta sẽ có một khối lập phương trong đó chỉ các phần tử góc sẽ nằm ngoài vị trí.
3. Căn góc và chẵn lẻ. Sử dụng các công thức cho Rubik's Cube 3x3 và chỉ xoay các cạnh bên ngoài, bạn hoàn toàn có thể lắp ráp câu đố. Thật vậy, ở giai đoạn này không phải mọi thứ đều có thể trơn tru như vậy, các chẵn lẻ có thể xuất hiện - những tình huống không thể xảy ra trong khối 3x3. Có thể xảy ra là sau khi giải pháp của họ, sự hài hòa của lớp trên bị phá hủy đôi chút, không có gì phải lo lắng, các thuật toán cho phiên bản cổ điển của câu đố sẽ giúp sắp xếp chúng theo thứ tự cần thiết.

Lắp ráp câu đố nhanh 5x5

Dung lượng lớn của câu đố không ảnh hưởng đáng kể đến thuật toán để giải nó, các bước sẽ giống nhau:

1. Đầu tiên, chúng tôi thu thập các trung tâm của chín khối trung tâm cùng màu trên mỗi khuôn mặt. Để thực hiện giai đoạn này, không nhất thiết phải ghi nhớ các công thức, hiểu được quy trình sẽ đơn giản hóa rất nhiều nhiệm vụ, biến nó thành các điểm thông thường.
2. Chúng tôi thu thập và sắp xếp ở nơi của họ ba lần của các mặt sườn. Giải quyết vấn đề này, không cần thiết phải xoay các lớp trung tâm, tất cả các thao tác chỉ nên xảy ra với các lớp bên ngoài.
3. Nếu nó chỉ ra rằng tất cả các cạnh đã được thu thập, ngoại trừ hai, không thể thay thế, thì tình huống này được gọi là tương đương. Chỉ sau khi giải pháp của nó, chúng ta có thể tiến hành giai đoạn lắp ráp cuối cùng.

Cách nhanh nhất. Phương pháp Jessica Friedrich

Phương pháp lắp ráp tốc độ cao này thường được sử dụng bởi các máy đo tốc độ, nhưng nó không được khuyến khích cho những người mới bắt đầu học thuật toán từng bước trước tiên để hiểu nguyên tắc của câu đố.

Để thành thạo phương pháp Jessica Friedrich, bạn sẽ phải nhớ tới 119 thuật toán (!) Sẽ được sử dụng trong các bước sau:

1. Sắp xếp các yếu tố trong thập giá chính xác ở phía ban đầu, trung bình, vấn đề này có thể được giải quyết trong bảy di chuyển.
2. Khôi phục vị trí của các phần tử của lớp thứ nhất và thứ hai bằng cách sắp xếp bốn cặp góc cạnh. Để đặt mỗi cặp ở phía tương ứng, bạn cũng cần thực hiện trung bình bảy lần di chuyển.
3. Định hướng của lớp không bị tách rời còn lại khi cả hai cạnh và góc được xoay sao cho chúng nhìn lên với màu của khuôn mặt cuối cùng. Để giải quyết vấn đề này, bạn cần thành thạo năm mươi bảy hoán vị.
4. Di chuyển các phần tử trong lớp cuối cùng, mà bạn phải thành thạo 21 thuật toán khác. Theo ước tính trung bình, phương pháp Jessica Friedrich cho phép giải câu đố 3x3 trong 56 lần di chuyển.

Cách thu thập khối Rubik với đôi mắt nhắm

Nếu các kỹ năng của bạn đủ cho kết quả ổn định bằng cách giải khối Rubik với đôi mắt mở trong một phút, bạn có thể làm chủ một bước mới - lắp ráp mù. Ở đây, nó không phải là giải pháp của câu đố như vậy xuất hiện trước mắt, mà là ký ức về sự sắp xếp các yếu tố được sắp xếp lại trên khuôn mặt.

Vì vậy, trong các cuộc thi đua tốc độ, thời gian lắp ráp mù không chỉ bao gồm thời gian để thao tác trực tiếp với khối lập phương, mà còn là thời gian để kiểm tra nó.

Speedcubers thường sử dụng phương pháp Phòng La Mã, còn được gọi là Cung điện hoặc Đường Cicero, để ghi nhớ. Bản chất của phương pháp là một căn phòng hoặc một tuyến đường nổi tiếng được tái tạo trong trí tưởng tượng và các khái niệm (trong trường hợp của chúng tôi, vị trí của các yếu tố giải đố) được gắn với các vật thể trong phòng hoặc dọc theo con đường. Sau đó, trong khi giải câu đố, vẫn chỉ đi bộ dọc theo con đường (hoặc căn phòng) quen thuộc và đặt các yếu tố vào vị trí của chúng.

Bạn không nên buồn nếu lần đầu tiên bạn không thu thập được khối Rubik bịt mắt, bởi vì ngay cả khi sử dụng cảm giác chạm, thực tế không ai thành công trong việc giải quyết vấn đề này mà không đào tạo lần đầu tiên.

Ai sở hữu hồ sơ xây dựng nhanh nhất

Để nhanh chóng lắp ráp khối Rubik, bạn không chỉ cần thành thạo các thuật toán để di chuyển các mảnh ghép đến các vị trí mong muốn. Điều này cũng đòi hỏi sự khéo léo và tốc độ của bàn tay.

Đối với những người lần đầu tiên lắp ráp câu đố này, có thể mất vài giờ đến vài ngày để giải quyết nó, nhưng Felix Zemdegs của Úc năm 2016 đã giải quyết vấn đề không gian này chỉ trong 4,73 giây. Kết quả này có vẻ ấn tượng, chỉ có điều nó không phải là giới hạn về tốc độ của bộ não và bàn tay con người, kể từ năm 2017, một thành tích mới của thiếu niên mười lăm tuổi người Mỹ Patrick Pons đã được ghi nhận. Chỉ 4,69 giây là đủ cho anh ta.

Bây giờ đã đến lúc hít một hơi và tìm hiểu những gì và ai sở hữu kỷ lục lắp ráp Rubik's Cube tốc độ cao. Điều tương tự của Felix Zemdegs năm 2018 đã phá vỡ không chỉ kỷ lục của anh, mà cả học giả trẻ người Mỹ, đã hoàn thành câu đố trong 4,22 giây.