Пособие кубик рубик

Учебник «Сборка кубика Рубика 3x3x3» рассказывает о послойном алгоритме сборки кубика Рубика 3x3x3. Он предназначен для начинающих, в нём приведены наиболее простые комбинации. Более подробную информацию о кубике Рубика см. в Википедии.

Собранный кубик Рубика 3x3x3

Содержание

Детали

26 элементов (видимых деталей) кубика разделяются на три вида, отличающиеся формой и числом цветов.

Граневые элементы (Центры): 6 штук, по одному цвету на каждом элементе

Рёберные элементы («Боковушки»): 12 штук, по два цвета на каждом элементе

Угловые (вершинные) элементы («Углы», «Уголки»): 8 штук, по три цвета на каждом элементе

При этом взаимное положение центров друг относительно друга всегда остаётся постоянным, а сборка куба заключается в правильном по отношению к центрам расположении боковушек и углов.

Кубик делится на три слоя и их определения меняются при поворотах кубика в пространстве. Например, если перевернуть кубик вверх ногами, то элементы, которые составляли верхний слой, теперь будут являть собой нижний слой.

Верхний слой

Средний слой

Нижний слой

Обозначение сторон.

Стороны

При некотором выбранном положении куба шести его сторонам даются названия, и стороны обозначаются соответствующими буквами. Сторона, которая в этом положении «смотрит на нас», называется фронтальной (фасадной или просто передней). Обозначения таковы:

  1. F (front) — фронтальная (фасадная, передняя)
  2. U (up) — верхняя
  3. R (right) — правая
  4. B (back) — тыловая (задняя)
  5. D (down) — нижняя
  6. L (left) — левая

При этом последние три соответственно противоположны первым трём.

Между каждым из «наружных» слоёв, соответствующих первым трём сторонам, и их противоположностями расположены три средних слоя. Обозначаются они так:

  • F — фронтальная (передняя) сторона — S (standing)B — задняя
  • U — верхняя сторона — E (equatorial)D — нижняя
  • R — правая — M (middle)L — левая

Боковыми сторонами называются левая, правая, передняя и задняя стороны, то есть все 4 стороны кроме верхней и нижней.

Но есть другой вариант обозначений пар противоположных сторон:

  • F и B — фронтальные стороны (фронтальная пара)
  • U и D — горизонтальные
  • R и L — вертикальные (боковые)

На наших рисунках кубик повёрнут, чтобы мы могли видеть три грани, передней гранью несколько влево: таким образом грань, которую мы называем передней (F) на всех рисунках мы видим слева. Ещё две грани — U и R — на рисунках соответственно сверху и справа.

Собранный кубик Рубика

Цвета

В различных вариантах Кубика Рубика стороны окрашиваются в разные цвета совершенно различным образом, часто две противоположные стороны окрашиваются в чем-либо близкие цвета, как и у других подобных кубику головоломок. Здесь берём определённый пример раскраски. Можно дать условную рекомендацию: за переднюю берётся грань самого тёплого [[w:цвет|

] (ближайшего по спектру к красному, скорее всего красного или оранжевого (если нет красного); если есть, например, тёмно- и светло-красный, — выбираем из них более светлый цвет), за верхнюю — грань самого светлого цвета из возможных при выбранной передней. Вообще же мы можем выбрать любую грань которую нам удобнее собирать первой, и это может зависеть от того, как именно разобран кубик, и ориентация в зависимости от этого каждый раз может быть разной. Цвет стороны определяется цветом её центра, остальные детали, которые в результате сборки должны будут оказаться в наружном слое, соответствующем этой стороне, содержат в себе этот же цвет. На рисунке вы можете видеть переднюю , верхнюю и правую стороны.

6 сторон куба делятся на 3 пары противоположных, цвета этих пар в нашем варианте такие: красныйоранжевый , белыйжёлтый и синийзелёный , при этом стороны противоположных цветов не имеют общих деталей.

Серым цветом обозначаются детали, расположение которых мы на том или ином этапе пока не учитываем и они могут располагаться как угодно и менять расположение при выполнении комбинаций.

Строго говоря, некоторый цвет некоторого рёберного или углового элемента может находиться на какой-то грани, а сам элемент при этом будет находиться в наружном слое, соответствующем этой грани. Но мы для краткости часто будем говорить, что элемент находится на той или иной грани, имея в виду, что он находится в наружном слое, соответствующем этой грани, а на самой грани находится один из квадратов этого элемента.

Обозначения поворотов

От обозначений шести сторон или основных слоёв и трёх обозначений средних слоёв образуются обозначения поворотов соответствующих слоёв. При этом просто теми же буквами (без добавления штрихов или цифр) обозначаются 9 поворотов этих слоёв по часовой стрелке если смотреть на кубик с соответствующей стороны. Те же буквы с добавлением одного штриха () обозначают повороты тех же слоёв в противоположную сторону (против часовой стрелки). Эти перечисленные 18 видов поворотов обычно считаются одним шагом при сборке кубика: F, U, R, B, D, L, F’, U’, R’, B’, D’, L’, S, E, M, S’, E’, M’ , хотя все манипуляции с кубиком Рубика можно выразить только через первые 6. Кроме того существуют обозначения поворотов всего кубика в целом — x, y, z, x’, y’, z’ (x — F превращается в U, x’ — F превращается в D, y — F превращается в L, y’ — F превращается в R, z — U превращается в R, z’ — U превращается в L).

Те же буквы с цифрой 2, обозначают те же повороты, выполняемые дважды (то есть так обозначается поворот на 180°).

Ниже изображены примеры поворотов, выполненных на собранном кубике.

F — фронтальный по часовой стрелке

R2 — правый на 180°

D’ — нижний против часовой стрелки

E — средний верхний по часовой стрелке

Под поворотом всего кубика подразумевается переворачивание его в пространстве.

Комбинации

Комбинации состоят из нескольких поворотов, перечисленных по порядку, перед которыми стоит обозначение данной комбинации, например, A3 или C1. Надстрочный индекс после группы движений в скобках обозначает число повторений этой группы. Так, (R U)? — то же самое, что R U R U R U.

Сборка кубика Рубика состоит из нескольких шагов, на которых приводятся комбинации, их нужно выполнять несколько раз, пока кубик не станет выглядеть, как на картинке «Результат шага».

Алгоритм сборки поделён на две части. В первой части не стоит запоминать формулы — нужно понять смысл всех движений и результат, к которому они приводят. Во второй части, наоборот, следует запоминать показанные формулами последовательности поворотов целиком, в процессе их выполнения не задумываясь о каких-то промежуточных результатах.

Чтобы можно было быстрее научиться собирать кубик, в статье приведены наиболее простые необходимые комбинации. Лучше сначала запомнить их, а когда вы сможете собирать кубик без проблем, выучить более сложные, но быстрые комбинации. Некоторые примеры таких комбинаций приведены в разделе «Примечание».

Для начала мы выберем цвет слоя, который будем собирать первым: на первых шагах он будет сверху, а на всех, начиная с третьего, — снизу. На картинках в статье это белый цвет .

Первые два шага описывают сборку одного первого слоя. Многие могут самостоятельно освоить сборку одного слоя, не читая каких-либо алгоритмов. Если вы уже умеете собирать один слой, вы можете пропустить первые 2 шага, предварительно собрав все 4 рёберных и только 3 из 4 угловых элементов любого слоя (то есть собрав весь, кроме одного из угловых элементов, слой, который мы и считаем первым и впоследствии нижним), и переходить к третьему шагу.

Первый из шагов, сборка креста — является первым этапом в скоростной сборке кубика Рубика.

Шаг 1. Крест

Правильно собранный крест: пример произвольного положения относительно среднего слоя (центр левой грани куба — зелёный, центр задней — оранжевый)

Собранный крест и его правильное положение относительно центров среднего слоя

Сборка креста представляет собой правильное расположение между собой центра и четырёх рёберных элементов верхнего слоя. Эти четыре элемента отличает от остальных рёберных присутствие в них цвета, совпадающего с цветом центрального элемента верхнего слоя. Другой цвет у каждого из них совпадает с цветом центра одной из 4-х граней, смежных с выбранной верхней (то есть боковых граней). Сначала нужно понять, как правильно должны располагаться элементы креста. Поставить элементы в верхний слой нужно так, чтобы у всех на верхней грани, естественно, оказался цвет, совпадающий с цветом её центра, а другие 4 цвета этих элементов располагались в том же порядке, что и центры боковых граней: если напротив центра некоторого цвета какой-то выбранной из четырёх боковой грани стоит центр боковой грани второго цвета, слева от первого — центр третьего цвета, справа — центр четвёртого цвета, то и в правильно собранном кресте напротив квадрата того же, первого цвета, находящегося у своего элемента на боковой грани, должен находится квадрат того же второго цвета, слева — того же третьего, а справа — четвёртого. Признаком правильно собранного креста, является то, что если поворотом соответствующего ему верхнего слоя сориентировать его так, чтобы квадрат одного из его элементов, находящийся на боковой грани, совпадал по цвету с центром этой грани, то и все три квадрата боковых граней других элементов креста также совпадут по цветам с центрами своих боковых граней. Последняя указанная ориентация верхнего слоя и есть правильная, та которая должна быть после сборки, но в процессе сборки мы будем поворачивать верхний слой различным образом.

Поняв, как правильно должны располагаться между собой элементы креста, приступаем к его сборке. В качестве верхнего слоя, который будем собирать первым, стоит выбрать тот, на котором уже есть хотя бы один или несколько правильно стоящих рёберных элементов. Если такой найти не удаётся — выбираем любой, и произвольно ставим первый рёберный элемент (как описано ниже). Если в выбранном слое у нас есть два элемента креста, которые сами по себе ориентированы правильно, но неправильно стоят друг относительно друга, выбираем один из них как стоящий не на месте, и пока не обращаем на него внимание (скорее всего он окажется в другом положении в результате постановки других элементов). Если возникает такая ситуация, когда все 4 элемента креста стоят в верхнем слое сами по себе ориентированными правильно, но среди них есть неправильно стоящие относительно других, выбираем какой-то один из последних как стоящий не на месте, а что с ним делать, будет описано ниже, в последнем варианте.

Ниже перечислены варианты того, где может находиться наш рёберный элемент, который мы хотим поставить в верхний слой, и описаны действия в каждом из случаев:

  • Элемент находится в среднем слое. Сначала элемент должен находиться на той же грани, что и место, на котором он должен оказаться, при этом так, чтобы его квадрат того же цвета, как центр верхнего слоя, находился не на этой грани: если элемент не в этом положении, сначала ставим элемент в это положение совместным поворотом двух нижних слоёв относительно верхнего. Затем поворачиваем грань, общую для нашего элемента и места, на котором он должен оказаться, так, чтобы элемент оказался на своём месте.
  • Элемент — в нижнем слое, его цвет, который мы хотим поставить на верхнюю грань, расположен на нижней грани. Если элемент не находится под тем местом, где он должен оказаться, сначала ставим его под это место, на соответствующую боковую грань поворотом нижнего слоя или вместе нижнего и среднего слоёв. Поворачиваем ту боковую грань, где теперь находится элемент, на 180°, чем ставим его на нужное место в верхний слой.
  • Элемент — в верхнем слое, цвет, который мы хотим поставить на верхнюю грань, расположен на боковой грани. Поворачиваем боковую грань, на которой расположен наш элемент, на 90°. В общем случае можно сделать этот поворот в любую сторону, но можно сначала посмотреть на кубик со стороны той грани, где находится наш элемент и определить, с какой стороны от него находится то место верхнего слоя, куда мы хотим поставить наш элемент: если оно слева или справа, делаем наш поворот в такую сторону, чтобы наш элемент оказался в среднем слое c той же (левой или правой) стороны от своего прежнего места; если нужное место не слева и не справа, то всё равно, куда поворачивать. В результате получаем наш первый из перечисленных здесь вариантов.
  • Элемент — в нижнем слое, цвет, который мы хотим поставить на верхнюю грань, расположен на боковой грани.Способ 1. Если над нашим элементом в верхнем слое стоит элемент, находящийся на своём месте, то сначала поворотом нижнего слоя или вместе нижнего и среднего слоёв переводим наш элемент на другое место, то, над которым нет в верхнем слое стоящего на своём месте элемента. Теперь поворачиваем боковую грань, на которой расположен наш элемент, на 90°. Направление поворота можно выбрать так же, как в предыдущем случае. В результате получаем наш первый случай. Способ 2. Поворачиваем боковую грань, на которой расположен наш элемент, на 90°. Выбор направления поворота может быть всё тот же, как в третьем варианте. Если над нашим элементом в верхнем слое другой элемент стоял на своём месте, то мы временно убрали последний со своего места, а для нашего элемента получили первый из перечисленных вариантов. В этом случае сначала ставим как описано в первом варианте наш элемент, а после него тот, который временно убрали со своего места (и положение которого тоже соответствует первому варианту).
  • Элемент — в верхнем слое, цвет, который мы хотим поставить на верхнюю грань, расположен на ней, но мы выбрали элемент, как стоящий не на своём месте относительно других в кресте. Сам такой выбор должен быть сделан при условии, что все 4 элемента креста стоят в верхнем слое так, что у всех квадраты того же цвета, что и центр верхней грани, находятся на верхней грани (но при этом крест не является собранным правильно); иначе нам нужно выбрать другой элемент, который соответствует одному из вышеперечисленных вариантов, и делать то, что написано в том варианте. В нашем же случае элементов, стоящих не на месте в верхнем слое, всегда можно выбрать два, а мы выбрали один из них. Поворачиваем боковую грань, на которой расположен наш элемент, на 90° в любую сторону, чем получаем для него первый вариант.

Другое описание. Пример действий.

Крест — это центр и четыре смежных с ним боковушки, которые должны встать в соответствии с соседними центрами, например, белокрасная боковушка между белым и красным центрами. На этом и следующем шагах белый цвет в названиях деталей опущен для краткости.

Если в верхнем слое есть боковушки, повёрнутые правильно, то вращаем верхнюю сторону, чтобы как можно больше из них встало правильно.

Остальные боковушки мы будем ставить на свои места по очереди. На левом рисунке изображен пример, как они могут стоять, а рядом в порядке возрастания сложности приведены правила расстановки. Лучше сначала ставить более «лёгкие» боковушки, ведь положение других может улучшиться. Многое, написанное в этом абзаце, используется не только сейчас, но и в дальнейшем.

Самая знаменитая головоломка мира была изобретена в 1974 году венгерским скульптором и профессором архитектуры Эрно Рубиком (Erno Rubik).

Рубик работал преподавателем промышленного дизайна и архитектуры на факультете интерьерного дизайна (Department of Interior Design) будапештской Академии прикладных искусств и ремесел (Academy of Applied Arts and Crafts).

По одной из версий кубик Рубика изначально создавался как учебное пособие. При помощи него Рубик пытался втолковать воспитанникам основы математической теории групп.

В 1975 году Рубик получил венгерский патент на свое изобретение.

Первым производителем кубика был небольшой будапештский кооператив, выпустивший кубик как новогоднюю игрушку под названием «Волшебный Кубик» (Buvuos Kocka) к Рождеству 1978 года.

Успеха кубик Рубика добился в 1980 году, когда лицензию на его производство купила компания Ideal Toy Corporation (именно она дала головоломке имя Rubik’s Cube (кубик Рубика)).

Оставьте комментарий