Rubik's kubus 3x3 algoritme voor beginners. Patronen op de Rubik's Cube 3x3

2024 Auteur: Sierra Becker | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-02-26 06:03

In 1975 patenteerde beeldhouwer Erne Rubik zijn uitvinding genaamd de "Magic Cube". Al meer dan 40 jaar zijn alle rechten op de puzzel eigendom van het bedrijf van een goede vriend van de uitvinder - Tom Kroener - genaamd Seven Towns Ltd. Het Engelse bedrijf controleert de productie en verkoop van de kubus over de hele wereld. In Hongarije, Duitsland, Portugal en China heeft de puzzel zijn oorspronkelijke naam behouden, in andere landen wordt het speelgoed de Rubik's Cube genoemd.

Puzzelvariaties

De klassieke Rubik's Cube is 3 bij 3 vierkanten. In de loop van de tijd kwamen ze met een enorm aantal vormen en maten voor speelgoed. Niemand kan iemand verrassen met een puzzel in de vorm van een piramide of een 17x17 kubus. De mensheid rust echter nooit op haar lauweren.

Het is duidelijk dat er geen montageschema is voor beginners van deze kubus. Het proces van het samenstellen en oplossen van de puzzel kan jaren duren. De laatste tijd groeit de belangstelling voor de kubus niet alleen in Azië en Europa, maar ook inwaar het speelgoed niet erg populair was, bijvoorbeeld in de VS. Een van de fans van de Rubik's Cube filmde de montage van de puzzel van 17 bij 17. De totale lengte van de video is 7,5 uur, de opnames werden doordeweeks uitgevoerd.

Groeiende vraag creëert aanbod. Soms zijn de modellen die te koop zijn ongelooflijk en het is niet altijd duidelijk hoe ze eruit zullen zien als ze worden gemonteerd. Elk land heeft zijn favoriete speelgoed.

Wat is speedcubing?

Fans van het spel organiseren echte competities in de snelheid van het oplossen van de kubus. Er zijn speciale "high-speed" puzzels te koop. Het rotatiemechanisme van dergelijke Rubik's kubussen is van zeer hoge kwaliteit en het draaien van vlakken en rijen kan worden gedaan met de beweging van één vinger.

World Cube Association (WCA) is een non-profitorganisatie die de speedcubing-beweging ondersteunt. De WCA organiseert regelmatig wedstrijden over de hele wereld. Bijna alle landen hebben vertegenwoordigers van de organisatie. Iedereen kan deelnemer worden aan een speedcubing-evenement, je hoeft je alleen maar op de site te registreren en aan de montagenorm te voldoen. De meest populaire discipline in dergelijke wedstrijden is de snelheidsmontage van de Rubik's Cube 3x3. De standaard voor deelname is 3 minuten, maar zelfs als een persoon het probleem niet binnen de toegewezen tijd kan oplossen, wordt hij nog steeds toegelaten tot het evenement. Je kunt je voor elke discipline aanmelden, maar je moet wel met je eigen puzzel komen.

Het record voor het oplossen van een 3x3 Rubik's Cube is van Sub1, een robot gemaakt door ingenieur Albert Beer. De machine kan de puzzel voor aandelen oplossenseconden, terwijl het voor een mens 4,7 seconden duurt (een prestatie van Mats Valk in 2016). Zoals je kunt zien, hebben de deelnemers aan de speedcubing-beweging iemand om naar op te kijken.

Welke algoritmen bestaan er voor het oplossen van een 3x3 Rubiks kubus?

Er zijn veel manieren om de beroemde puzzel op te lossen. Varianten van Rubik's kubus-assemblageschema's 3x3 zijn ontwikkeld voor zowel beginners als gevorderden met gecompliceerde schema's: 4x4, 6x6 en zelfs 17x17.

De 3x3-puzzelvariant wordt door de meeste fans als een favoriete klassieker beschouwd. Daarom zijn er veel meer instructies voor het oplossen van een Rubik's Cube 3x3 dan alle andere.

Hoe moet de puzzel eruit zien?

Het is mogelijk om speelgoed volgens het schema alleen vanuit een vooraf voorbereide positie in elkaar te zetten. Als de patronen op de vlakken van de kubus verkeerd zijn geplaatst, is het niet mogelijk om het op te lossen met behulp van het 3x3 Rubik's kubus-assemblage-algoritme voor beginners. Er is een reeks van dergelijke posities voor verschillende oplossingen.

De afbeelding toont een "wit kruis" of gewoon "kruis" - het startpunt van de gemakkelijkste manier om een 3x3 Rubiks kubus op te lossen. Het wordt aanbevolen om het speelgoed op de juiste manier uit elkaar te halen en op te vouwen.

Schema-aanduidingen en manieren om de kubus te roteren

Voordat je begint met het uit elkaar halen van de formules van de Rubik's Cube 3x3, moet je de notatie leren die bij speedcubing wordt gebruikt. Alle puzzelbewegingen worden aangegeven met hoofdletters. De afwezigheid van een apostrof boven het symbool betekent dat de rotatie met de klok mee is als het symboolis, draai dan in de tegenovergestelde richting.

De eerste letters van Engelse (of Russische) woorden die bewegingen aanduiden, worden algemeen aanvaard:

• front - F of Ф - rotatie van de voorkant;
• back - B of T - achterkant rotatie;
• left - L of L - rotatie van de linker rij;
• rechts - R of R - rechter rij rotatie;
• up - U of B - rotatie van de bovenste rij;
• down -D of H - rotatie van de onderste rij.

Aanwijzers kunnen ook worden gebruikt om de positie van de kubus in de ruimte te veranderen - onderscheppingsbewegingen. Ook hier is alles eenvoudig, van de leerschool meetkunde kent iedereen de coördinaatassen X, Y en Z. De beweging van X betekent dat de kubus moet worden geroteerd door het vlak F naar de plaats van het vlak U, wanneer als je Y - F verschuift, moet het L plaatsvinden, en bij het roteren van Z - F gaat het naar R.

De volgende groep symbolen wordt zelden gebruikt, het wordt gebruikt bij het tekenen van patronen of patronen:

• M - middelste rij bocht, tussen rechts (R/R) en links (L/L);
• S - draai van de middelste rij, tussen voorkant (F/F) en achterkant (B/T);
• E - draai de middelste rij, tussen de bovenkant (U/B) en de onderkant (D/H).

Waarom patronen verzamelen op de vlakken van de kubus?

Tijdens speedcubing-bijeenkomsten strijden ze niet alleen om het oplossen van puzzels, maar ook om het vermogen om verschillende patronen te maken op een 3x3 Rubik's Cube. Dit doen ze om de kubus snel en gemakkelijk in de gewenste positie te verzamelen.

Er zijn een groot aantal schema's voor het samenstellen van verschillende patronen: "dots", "chess", "dots with chess","zigzag", "metselaar", "kubus in een kubus in een kubus" en vele anderen. Alleen voor de klassieke puzzel zijn er meer dan 46. Speedcubing-meesters vinden het beschamend om het speelgoed uit elkaar te halen. Bovendien is het maken van patronen op een 3x3 Rubik's Cube een geweldige manier om te oefenen en je vaardigheden te verbeteren.

De afbeelding toont variaties van verschillende puzzelpatronen. Hieronder staan nog een paar formules voor het samenstellen van de meest interessante patronen vanuit de positie van het kruis:

• schaken - M²E²S^2;
• zigzag - (PLFT)3;
• four z - (PLFT)³B²N^2;
• Plummers cross - TF²N'P²FNT'FN'VF'N'L² FN^2B';
• kubus in een kubus in een kubus - V'L²F²N'L'NV^2PV'P'V2^P2^PF'L'VP'.

Het 3x3 Rubik's Cube-algoritme voor beginners

Hoewel er veel manieren zijn om de puzzel op te lossen, zijn eenvoudige en duidelijke schema's voor beginners niet zo gemakkelijk te vinden. Met elke voltooide montagestap worden de formules van de Rubik's 3x3 kubus moeilijker. Het is niet alleen nodig om het patroon correct te wijzigen, maar ook om op te slaan wat eerder is gedaan. Hieronder is een van de opties voor het eenvoudig oplossen van een 3x3 Rubik's Cube.

Conventioneel kan het hele proces in de volgende fasen worden verdeeld:

1. Montage van het kruis aan de bovenkant van de kubus.
2. Correcte compositie van het gehele bovenvlak.
3. Bezig met de middelste lagen.
4. Correcte montage van de ribben van de laatste rij.
5. Kruismontageonderrand.
6. Correcte oriëntatie van de hoeken van het laatste vlak van de kubus.

Puzzels oplossen - voorbereidend werk

De eerste stap is de gemakkelijkste. Beginners kunnen hun hand proberen en oefenen met het maken van kubuspatronen volgens de meegeleverde instructies, maar dit proces zal lang duren.

Je moet het bovenvlak en de kleur selecteren die als eerste wordt verzameld. Het 3x3 Rubik's Cube-assemblage-algoritme voor beginners is ontwikkeld vanuit de "dwars" -positie. Het is niet moeilijk om het te maken, je moet de centrale kleur selecteren, 4 randelementen van dezelfde tint vinden en deze naar het geselecteerde gezicht brengen. De gekleurde pijl in de afbeelding geeft het gewenste onderdeel aan. De opties voor de locatie van het gewenste element kunnen verschillen, afhankelijk hiervan worden 2 reeksen acties A en B beschreven. De moeilijkheid ligt in het voortzetten van het kruis langs de zijkanten van de kubus. Je kunt de uiteindelijke vorm van het podium van dichterbij bekijken in de afbeelding die hierboven is geplaatst.

Puzzeloplossing - werk op de middelste rij

In dit stadium van de 3x3 Rubiks kubus voor beginners, moet je de hoekelementen van het bovenvlak vinden en monteren. Het eindresultaat zou de complete oplossing moeten zijn voor het kruisvlak en de bovenste rij van de puzzel.

De afbeelding toont drie mogelijke facetpatronen. Als je een van de methoden A, B of C kiest, moet je alle 4 de hoeken van de kubus verzamelen. herinnerenrotatie-algoritmen en het oefenen ervan, vaardigheden en beheersing van puzzelmontage worden verworven. Het heeft geen zin om formules te overwegen en het proces voor te stellen, het is veel gemakkelijker om een kubus te nemen en alle methoden in de praktijk uit te proberen.

De derde stap lijkt eenvoudig, maar het is slechts schijn. Om dit op te lossen, worden twee situaties van patronen beschreven en dienovereenkomstig worden twee rotatieformules samengesteld. Bij het toepassen ervan is het de moeite waard eraan te denken om de eerder behaalde resultaten te behouden. Masters houden constant de laatste 3-4 rotaties in het geheugen, zodat in geval van storing de kubus in zijn oorspronkelijke staat wordt teruggebracht.

Om de puzzel op te lossen, moet je hem langs de coördinatenas draaien op zoek naar de benodigde elementen en ermee werken. Dergelijke bewegingen worden zelden weergegeven in formules, alleen in speciale gevallen. Het wordt aanbevolen om te beginnen met het samenstellen van randvlakken van de elementen van de onderste rijen, na dergelijke rotaties zullen alle benodigde kubussen van de middelste rij naar de onderste rij afdalen.

De puzzel oplossen - het tweede kruis vormen

In de vierde fase wordt het speelgoed ondersteboven gekeerd. Het oplossen van het laatste gezicht is het moeilijkste onderdeel van het 3x3 Rubik's Cube-algoritme voor beginners. De rotatieformules zijn lang en complex en de uitvoering ervan vereist speciale zorg. Het doel van de actie is om de ribelementen op hun plaats te plaatsen voor het verder optrekken van het kruis. De oriëntatie van de ribdelen kan onjuist zijn. Formule voor kubusbeweginger is er maar één en deze moet worden toegepast totdat het doel van de fase is bereikt.

Rotaties van de vijfde trap zijn bedoeld om de elementen naar rechts te draaien. Zijn eigenaardigheid ligt in het feit dat dezelfde rotatieformule wordt gebruikt voor alle drie de patronen in de figuur, het enige verschil zit in de oriëntatie van de kubus zelf.

De formules voor de bewegingen van de 5e etappe zijn als volgt:

• (PS_N)⁴ V (PS_N) ^{4 B' – optie “A”;}
• (PS_N)⁴ B' (PS_N) ^{4 C - optie "B";}
• (PS_N)⁴ B² (PS_N)⁴ B^{2 – B optie.}

С_{Н is de rotatie van de middelste rij met de klok mee, en de exponent boven de haakjes is het aantal herhalingen van acties tussen haakjes.}

Puzzels oplossen - Laatste spins

In zowel de zesde als de vierde fase worden de benodigde kubussen op hun plaats geplaatst, ongeacht hun oriëntatie. De puzzel moet zo worden gedraaid dat het element dat al op de juiste plaats zit, zich in de uiterste linkerhoek bovenaan de kubus bevindt. De voorgestelde opties om de formule op te lossen, spiegelen elkaar. Het is noodzakelijk om de rotaties te herhalen totdat het gewenste resultaat is bereikt.

De zevende etappe is de meest plechtige en moeilijkste. Bij het roteren van de kubus zijn overtredingen in reeds samengestelde rijen onvermijdelijk. Zou nodig hebbenvolledig focussen op de bewegingen, anders kan het resultaat van de montage onherstelbaar worden verpest. Net als in de vijfde fase is er slechts één reeks bewegingen, maar deze wordt 4 keer herhaald. Eerst worden rotaties uitgevoerd om het element te oriënteren, vervolgens worden omgekeerde rotaties uitgevoerd om gebroken rijen te herstellen.

Men moet het opnemen van bewegingen niet vergeten met behulp van de karakters van het Engelse alfabet. De formules voor de bewegingen van de vlakken en rijen van de kubus van deze fase zijn als volgt:

• (RF'R'F)² U (RF'R'F)^{2 – optie "a";}
• (RF'R'F)² U' (RF'R'F)^{2– optie "b";}
• (RF'R'F)² U² (RF'R'F)^{2– optie "in".}

B - rotatie van het bovenvlak met 90 graden, B' - rotatie van hetzelfde vlak tegen de klok in, en B2 - dubbele rotatie.

De complexiteit van het podium zit in de juiste beoordeling van de locatie van de elementen en de keuze van de vereiste rotatieoptie. Het kan voor beginners moeilijk zijn om het patroon onmiddellijk correct te identificeren en te matchen met de juiste formule.

Rubik's Cube en kinderen

Tricky puzzle is niet alleen interessant voor volwassenen, maar ook voor kinderen. Tieners werden de wereldrecordhouders voor het oplossen van de Rubik's Cube. In 2015 monteerde Colin Burns, die toen nog maar 15 jaar oud was, het speelgoed in 5,2 seconden.

Een eenvoudig maar leuk speelgoed dat de jongere generatie al meer dan 5 decennia intrigeert. De hobby van kinderen ontwikkelt zich vaak tot een beroep. Er zijn wiskundige methoden om de oplossing voor Rubiks kubusproblemen te evalueren. Deze tak van de wiskunde wordt gebruikt voor:het opstellen en schrijven van oplossingsalgoritmen voor geautomatiseerde computers. Robots die echt op zoek zijn naar manieren om de kubus op te lossen en geen vooraf gestuurd algoritme van bewegingen volgen, lossen de puzzel op in 3 seconden, bijvoorbeeld CubeStormer 3.