Сборка кубика Рубика для новичков: пошагово

Венгерский скульптор и архитектор Эрне Рубик создал наглядное пособие для студентов по математической теории групп. Кубик Рубика пришелся по вкусу людям разных возрастов и быстро распространился по всему миру, сделав изобретателя миллионером. Схема сборки кубика на первый взгляд кажется сложной, но изучение алгоритмов и принципа сборки превращает решение головоломки в соревнование на скорость.

Конструкция кубика-рубика и обозначения поворотов.

Без понимания конструкции кубика Рубика вернуть ему исходный вид крайне затруднительно, а попытка собрать его быстро — и вовсе безнадежна.

Кубик 3х3, наиболее популярный вид головоломки, содержит 26 деталей, разделяемых на .

• Основные, неподвижные детали с одним цветом, числом шесть штук, не перемещающиеся относительно друг друга.
• Реберных двенадцать. Оба цвета присутствуют, и они всегда располагаются по сторонам, неважно, какие повороты произведены.
• Восемь углов кубика, окрашенных тремя разными цветами.

В конструкции кубика Рубика существует ещё одна деталь, невидимая глазу: крестовина, фиксирующая центральные элементы.

Количество элементов в кубе зависит от его разрядности: у некоторых могут быть элементы разных видов, а у других – вообще никаких. К примеру, в головоломке 2х2 только угловые кубики, всего восемь штук.

Кубик имеет шесть граней, каждая окрашена в один цвет. Цвета выбраны специально и на классическом кубике Рубика расположены парой по gegenüber: белый — желтый, красный — оранжевый, зеленый — синий.

Для понимания алгоритмов решения задач по пространству, выраженных формулами, необходимо освоить общепринятые международные обозначения граней и способов их поворотов.

Взяв кубик в руки, грань, обращённая к наблюдателю, называется фронтальной и обозначается буквой F. Противоположная ей сторона – задняя (B). Также выделяют соответственно левую (L), правую (R), верхнюю (U) и нижнюю (D) грани.

В формулах сборки кубика Рубика поворот грани на 90° обозначают латинской буквой. При двойном повороте рядом ставят цифру 2. Поворот против часовой стрелки маркируют апострофом. Например, R¢ означает поворот правой грани на 90° против часовой стрелки.

Раскрываем тайны создания куба Рубика: детали, составляющие, важные термины.

Эрне Рубик совершенствовал изобретённую им головоломку в течение месяца. Сейчас для тех, кто хочет победить магический кубик, существуют различные методики.

Самые популярные из них:

• Новичкам – исчерпывающий разбор метода решения задачи, разделенный на семь частей.
• Способ Джессики Фридрих пользуется большой популярностью у тех, кто увлекается быстрой сборкой, несмотря на то что в некоторых моментах напоминает алгоритм для новичков.
• Метод Валерия Морозова — интуитивный подход к решению кубика Рубика. В нем нет формул; цель — постичь устройство кубика для самостоятельного поиска решения.

Для обучения сборке кубика Рубика рекомендуется сначала разложить его на составляющие части, а затем собрать заново. Это способствует более глубокому пониманию конструкции и ускоряет освоение алгоритмов решения.

Перед изучением любой техники сборки кубика полезно разобраться в терминах, используемых в алгоритмах.

Верный крест формируется так, что грани, образованные ребрами, соответствуют цветам центральных фигур на боковых частях. Это создаёт цвет на верхней грани, равный цвету центральной фигуры.

Неверный крест на верхней грани куба имеет кубики, чьи ребра не совпадают по цвету с гранями боковых сторон.

Верные пары — это пары ребрёк с одинаковыми цветами на соседних гранях, которые возможно расположить сразу в первом и втором слоях головоломки.

Руководство по сборке кубика Рубика для новичков.

Существует несколько вариантов механической головоломки, появившейся в 1974 году. Это кубики с разным числом элементов на гранях, а также пирамидка Мефферта и змейка из треугольников. Рассмотрим последовательность сборки различных кубических вариаций.

Как собрать кубик Рубика 2х2

Мини-куб — так называют Головоломку Рубика разрядностью 2х2. Эта головоломка, появившаяся позже классического кубика, стала его упрощённой версией. Начинающий любитель головоломок сможет собрать её всего за 20-30 минут.

Разгадка загадки состоит из трех шагов.

1. Для начала нужно собрать первый слой кубика. Элементы должны быть скомбинированы таким образом, чтобы на нижнем слое все имели один и тот же цвет, а боковые грани попарно соответствовали по цвету.
2. Расставляем элементы верхнего слоя. На данном этапе нужно выбрать цвет для нижнего слоя, который отсутствует в нём. Далее кубики верхнего ряда размещаем в углах таким образом, чтобы цвета на гранях соответствовали цветам элементов, но не обязательно, чтобы цвет оказался на своем месте.
3. Чтобы собрать кубик Рубика, нужно повернуть угловые кубики верхней грани по часовой или против часовой стрелки до тех пор, пока не займут верные положения.

Для правильной укладки кубиков нижнего и верхнего слоёв применяются такие формулы:

• Замена мест диагональных элементов – ВФПВП’В’Ф’.
• Перемещаемые соседними друг с другом элементы – ФВФ’В’Л’В’Л.

Для перемещения граней элемента:

• по часовой стрелке – ФН²Ф’П’Н²П;
• против часовой стрелки – П’Н²ПФН²Ф’.

Головоломка 3х3

Для сборки кубика Рубика 3х3 требуется семь шагов.

1. Соберите корректный крест на первой плоскости. Цвет составных частей креста несущественен, но некоторые люди начинают сборку с белого цвета.
2. Установите угловые элементы первого слоя, и первый ряд кубиков будет собран.
3. Установите ребра среднего ряда по своим местам; после этого будет сформировано два слоя.
4. Создание верного креста на нижней ступени.
5. Угловые элементы нужно установить на свои позиции, при этом цвет граней должен совпадать с занятым углом, но порядок может быть другим.
6. Последним шагом является выравнивание угловых деталей на свои места.

Во время сборки головоломки следует избегать поворота кубика в руках, чтобы не сбиться с ориентации граней – верхней, правой, задней, левой и фронтальной.

Кубик Рубика 4х4

Этот вариант головоломки можно решить за меньше этапов, не смотря на большую разрядность.

1. Чтобы собрать куб, необходимо расположить по четыре элемента одного цвета на каждой грани. Важно помнить, что центры куба подвижны: каждый может быть расположен с любым другим цветом.
2. Соединение ребер осуществляется путем размещения пар граней в соответствии с их позициями. При правильной сборке из кубических элементов будет сформирован куб, у которого только угловые части будут находиться вне своего первоначального положения.
3. Расстановка углов и решение паритетов: с помощью формул для кубика Рубика 3х3 и вращением внешних граней можно собрать кубик полностью. Но на этом этапе могут возникнуть паритеты — ситуации, недопустимые в классическом кубике 3х3. После их решения порядок верхнего слоя может нарушиться, но алгоритмы для классического варианта головоломки помогут его восстановить.

Быстрая сборка головоломки 5х5

Сложность головоломки не меняет сути её решения, процесс остаётся неизменным.

1. Сначала формируем центры из девяти центральных кубиков одного цвета на каждой грани. Для этого достаточно понимать процесс, он упрощает задачу, делая её похожей на обычную игру «пятнашки».
2. Складываем и размещаем на своих местах группы из трёх граней ребер. Для решения этой задачи не требуется поворачивать центральные слои; операции выполняются исключительно с внешними.
3. Когда собраны все ребра, за исключением двух непригодных для установки, возникает паритет. Этап сборки завершается только после его разрешения.

Быстродействие по методу Джессики Фридрих.

Этот способ быстрой сборки пользуется спидкуберами, но новичкам его не рекомендуют.

Чтобы изучить метод Джессики Фридрих, необходимо выучить 119 алгоритмов для применения на последующих этапах.

1. Правильное расположение элементов на стартовой линии креста достижимо за семь шагов.
2. Восстановление компоновки элементов первого и второго слоя осуществляется с помощью установки четырех пар «боковина-угол». Для размещения каждой пары на нужную сторону требуется приблизительно семь ходов.
3. Выравнивание оставшихся деталей, при котором одновременно поворачиваются рёбра и вершины, чтобы образовываливерхнюю грань заданным цветом. Задача требует изучения семидесяти пяти способов перестановки.
4. Для манипуляций с элементами последнего слоя потребуется изучить 21 алгоритм. Метод Джессики Фридрих, по средним подсчетам, позволяет решить головоломку 3х3 за 56 ходов.

Пошаговое руководство по сборке куба Рубика вслепую.

Справившись с кубиком Рубика за минуту при открытых глазах, можно изучить сборку вслепую. Главное здесь – запоминание положения перемещенных деталей на гранях.

На соревнованиях по спидкубингу время сборки вслепую состоит из времени на действия с кубиком и времени на его осмотр.

Спидкуберы для запоминания часто применяют метод Римской комнаты, также известный как Дворец или Дорога Цицерона. Суть метода заключается в том, что представляется комната или знакомый маршрут, а понятия (в нашем случае расположение элементов головоломки) связываются с предметами в комнате или по дороге. Во время решения головоломки останется лишь пройтись по знакомой дороге (или комнате) и расставить элементы на свои места.

Не стоит огорчаться, если сразу не получится собрать кубик Рубика с повязкой на глазах, потому что даже зрями решить его без практики с первого раза почти невозможно.

Кто устанавливал рекорды по скоростной сборке?

Быстро собрать кубик Рубика – это не только знание алгоритмов для размещения частей головоломки. Для этого нужна ещё и ловкость, а также скорость движений рук.

Тем, кто впервые решает эту головоломку, может потребоваться от нескольких часов до пары дней, в то время как австралиец Феликс Земдегс в 2016 году справился с ней за 4,73 секунды. Этот результат кажется впечатляющим, но не является пределом скорости человеческого мозга и рук, поскольку уже в 2017 году американский пятнадцатилетний подросток Патрик Понс показал результат 4,69 секунды.

Пришло время передохнуть и выяснить, кто установил и с каким временем рекорд по скорости сборки кубика Рубика. В 2018 году Феликс Земдегс превзошел не только свой предыдущий результат, но и рекорд американского юного ученного, собрав головоломку за 4,22 секунды.