Giải thuật khối Rubik 3x3 cho người mới bắt đầu. Các mẫu trên khối Rubik 3x3

2024 Tác giả: Sierra Becker | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-02-26 07:23

Năm 1975, nhà điêu khắc Erne Rubik đã được cấp bằng sáng chế cho phát minh của mình có tên là "Magic Cube". Trong hơn 40 năm, tất cả quyền đối với câu đố thuộc về công ty của một người bạn thân của nhà phát minh - Tom Kroener - có tên là Seven Towns Ltd. Công ty của Anh kiểm soát việc sản xuất và bán khối lập phương trên khắp thế giới. Ở Hungary, Đức, Bồ Đào Nha và Trung Quốc, trò chơi xếp hình vẫn giữ nguyên tên ban đầu của nó, ở các quốc gia khác, đồ chơi được gọi là Khối Rubik.

Các biến thể của câu đố

Khối Rubik cổ điển là 3 x 3 hình vuông. Theo thời gian, họ đã nghĩ ra rất nhiều hình dạng và kích thước cho đồ chơi. Không ai có thể làm bất cứ ai ngạc nhiên với một trò chơi xếp hình dưới dạng kim tự tháp hoặc hình lập phương 17x17. Tuy nhiên, nhân loại không bao giờ dựa vào vòng nguyệt quế của mình.

Rõ ràng, không có sơ đồ lắp ráp nào dành cho người mới bắt đầu khối lập phương này. Quá trình lắp ráp và giải câu đố có thể mất nhiều năm. Gần đây, sự quan tâm đến khối lập phương không chỉ gia tăng ở châu Á và châu Âu, mà cònnơi mà đồ chơi không được phổ biến lắm, chẳng hạn như ở Hoa Kỳ. Một trong những người hâm mộ Khối Rubik đã quay video lắp ráp khối hình 17 x 17. Tổng thời lượng của video là 7,5 giờ, quá trình quay được thực hiện trong tuần.

Nhu cầu ngày càng tăng tạo ra nguồn cung. Đôi khi các mô hình được rao bán là đáng kinh ngạc và không phải lúc nào cũng rõ ràng chúng sẽ trông như thế nào khi được lắp ráp. Mỗi quốc gia đều có nhiều loại đồ chơi yêu thích của mình.

Speedcubing là gì?

Người hâm mộ trò chơi sắp xếp các cuộc thi thực sự về tốc độ giải các khối lập phương. Mở bán có các câu đố "tốc độ cao" đặc biệt. Cơ chế quay của các khối Rubik như vậy có chất lượng rất cao và việc quay các mặt và các hàng có thể được thực hiện bằng chuyển động của một ngón tay.

World Cube Association (WCA) là một tổ chức phi lợi nhuận hỗ trợ phong trào speedcubing. WCA thường xuyên tổ chức các cuộc thi trên khắp thế giới. Hầu hết tất cả các quốc gia đều có đại diện của tổ chức. Bất kỳ ai cũng có thể trở thành người tham gia sự kiện speedcubing, bạn chỉ cần đăng ký trên trang web và đáp ứng tiêu chuẩn lắp ráp. Kỷ luật phổ biến nhất trong các cuộc thi như vậy là lắp ráp tốc độ của Khối Rubik 3x3. Tiêu chuẩn để tham gia là 3 phút, nhưng ngay cả khi một người không thể giải quyết vấn đề trong thời gian quy định, anh ta vẫn được phép tham gia sự kiện. Bạn có thể đăng ký bất kỳ ngành học nào, nhưng bạn cần phải đi kèm với câu đố của riêng bạn.

Kỷ lục giải khối Rubik 3x3 thuộc về Sub1, một robot do kỹ sư Albert Beer tạo ra. Máy có thể giải câu đố để chia sẻgiây, trong khi con người mất 4,7 giây (thành tích của Mats Valk năm 2016). Như bạn có thể thấy, những người tham gia phong trào tăng tốc có một người nào đó để tìm kiếm.

Những thuật toán nào tồn tại để giải một Khối Rubik 3x3?

Có nhiều cách để giải câu đố nổi tiếng. Các biến thể của phương án lắp ráp khối Rubik 3x3 đã được phát triển cho cả người mới bắt đầu và người nâng cao với các phương án phức tạp: 4x4, 6x6 và thậm chí 17x17.

Biến thể câu đố 3x3 được coi là tác phẩm cổ điển được yêu thích bởi hầu hết người hâm mộ. Do đó, có nhiều hướng dẫn về cách giải Khối Rubik 3x3 hơn bất kỳ hướng dẫn nào khác.

Câu đố trông như thế nào?

Chỉ từ vị trí đã chuẩn bị trước là có thể lắp ráp đồ chơi theo sơ đồ. Nếu các mẫu trên các mặt của khối lập phương được định vị không chính xác, thì sẽ không thể giải nó bằng thuật toán lắp ráp khối Rubik 3x3 cho người mới bắt đầu. Có một tập hợp các vị trí như vậy cho các giải pháp khác nhau.

Hình vẽ cho thấy một "chữ thập trắng" hay đơn giản là "chữ thập" - điểm bắt đầu của cách dễ nhất để giải một Khối Rubik 3x3. Nên tháo rời và gấp đồ chơi một cách chính xác.

Chỉ định sơ đồ và cách xoay khối lập phương

Trước khi bạn bắt đầu tháo rời các công thức của Khối Rubik 3x3, bạn nên tìm hiểu ký hiệu được sử dụng trong speedcubing. Tất cả các chuyển động của câu đố được biểu thị bằng chữ in hoa. Việc không có dấu nháy đơn phía trên biểu tượng có nghĩa là chuyển động quay theo chiều kim đồng hồ nếu biểu tượnglà, sau đó xoay theo hướng ngược lại.

Các chữ cái đầu tiên của các từ tiếng Anh (hoặc tiếng Nga) biểu thị chuyển động thường được chấp nhận:

• front - F hoặc Ф - xoay mặt trước;
• quay lại - B hoặc T - xoay mặt sau;
• left - L hoặc L - xoay hàng bên trái;
• phải - R hoặc R - xoay hàng phải;
• up - U hoặc B - xoay hàng trên cùng;
• xuống -D hoặc H - xoay hàng dưới cùng.

Ngoài ra, con trỏ có thể được sử dụng để thay đổi vị trí của khối lập phương trong không gian - chuyển động đánh chặn. Ở đây cũng vậy, mọi thứ đều đơn giản, khỏi học môn hình học, ai cũng biết các trục tọa độ X, Y và Z. Chuyển động của X có nghĩa là khối lập phương phải quay bởi mặt F đến vị trí của mặt U, khi dịch chuyển Y - F, nó sẽ diễn ra L, và khi xoay Z - F sẽ di chuyển đến R.

Nhóm ký hiệu sau ít được sử dụng, nó được sử dụng khi vẽ các mẫu hoa văn:

• M - lượt hàng giữa, giữa phải (R / R) và trái (L / L);
• S - lượt của hàng giữa, giữa trước (F / F) và sau (B / T);
• E - lật hàng giữa, giữa hàng trên (U / B) và dưới cùng (D / H).

Tại sao lại thu thập các mẫu trên các mặt của khối lập phương?

Tại các cuộc họp speedcubing, họ không chỉ cạnh tranh trong việc giải các câu đố mà còn ở khả năng tạo ra các mẫu khác nhau trên Khối Rubik 3x3. Họ làm điều này để nhanh chóng và dễ dàng thu thập khối ở vị trí mong muốn.

Có một số lượng lớn các phương án để lắp ráp nhiều mẫu khác nhau: "dấu chấm", "cờ vua", "dấu chấm với cờ vua","zigzag", "thợ nề", "cube in a cube in a cube" và nhiều cái khác. Chỉ riêng trò chơi xếp hình cổ điển đã có hơn 46 trò chơi. Ngoài ra, tạo các mẫu trên Khối Rubik 3x3 là một cách tuyệt vời để thực hành và nâng cao kỹ năng của bạn.

Hình ảnh hiển thị các biến thể của các mẫu câu đố khác nhau. Dưới đây là một số công thức khác để lắp ráp các mẫu thú vị nhất từ vị trí của chữ thập:

• cờ vua - M²E²S^2;
• ngoằn ngoèo - (PLFT)3;
• bốn z - (PLFT)³B²N^2;
• Plummer's cross - TF²N'P²FNT'FN'VF'N'L²FN^{2B ';}
• cube in a cube in cube - V'L²F²N'L'NV^{2 PV'P'V}2^P2^{PF'L'VP '.}

Thuật toán lập phương Rubik 3x3 cho người mới bắt đầu

Mặc dù có rất nhiều cách để giải câu đố, nhưng các phương án đơn giản và rõ ràng cho người mới bắt đầu không dễ tìm. Với mỗi bước lắp ráp hoàn thành, các công thức của khối Rubik 3x3 trở nên khó hơn. Không chỉ cần thay đổi mẫu một cách chính xác mà còn phải lưu lại những gì đã được thực hiện trước đó. Dưới đây là một trong những lựa chọn về cách dễ dàng giải một Khối Rubik 3x3.

Thông thường, toàn bộ quy trình có thể được chia thành các giai đoạn sau:

1. Hội thánh giá ở trên cùng của khối lập phương.
2. Thành phần chính xác của toàn bộ khuôn mặt trên.
3. Làm việc trên các lớp giữa.
4. Lắp ráp chính xác các khung của hàng cuối cùng.
5. Lắp ráp chéocạnh dưới.
6. Định hướng chính xác các góc của mặt cuối cùng của khối lập phương.

Giải câu đố - Công việc chuẩn bị

Bước đầu tiên là dễ nhất. Người mới bắt đầu có thể thử tay và thực hành tạo các mẫu hình khối theo hướng dẫn được cung cấp, nhưng quá trình này sẽ mất nhiều thời gian.

Bạn cần chọn mặt trên và màu sẽ được thu thập trước. Thuật toán lắp ráp khối lập phương 3x3 Rubik cho người mới bắt đầu được phát triển từ vị trí "chữ thập". Nó không khó để thực hiện nó, bạn cần chọn màu trung tâm, tìm 4 phần tử cạnh của cùng một bóng râm và nâng chúng lên mặt đã chọn. Mũi tên màu trong hình cho biết phần mong muốn. Các tùy chọn cho vị trí của phần tử mong muốn có thể khác nhau, tùy thuộc vào điều này, 2 chuỗi hành động A và B. Khó khăn nằm ở việc tiếp tục chéo dọc theo các cạnh của khối lập phương. Bạn có thể xem kỹ hình thức cuối cùng của sân khấu trong hình ảnh được đăng ở trên.

Giải pháp câu đố - làm việc ở hàng giữa

Ở giai đoạn này của khối Rubik 3x3 cho người mới bắt đầu, bạn cần tìm và lắp ráp các phần tử góc của mặt trên. Kết quả cuối cùng phải là lời giải hoàn chỉnh cho mặt chéo và hàng trên cùng của câu đố.

Hình ảnh hiển thị ba mẫu khía cạnh có thể có. Chọn một trong các phương pháp A, B hoặc C, bạn cần phải thu thập tất cả 4 góc của hình lập phương. đang nhớcác thuật toán xoay và thực hành chúng, kỹ năng và thành thạo lắp ráp câu đố được thu thập. Việc xem xét các công thức và tưởng tượng quá trình là vô nghĩa, việc lấy một khối lập phương và thử tất cả các phương pháp trong thực tế sẽ dễ dàng hơn nhiều.

Bước thứ ba tưởng chừng đơn giản nhưng chỉ là hình thức bên ngoài. Để giải quyết nó, hai tình huống của các mẫu được mô tả và theo đó, hai công thức xoay được biên soạn. Khi áp dụng chúng, cần ghi nhớ để bảo toàn những kết quả đã đạt được trước đó. Các bậc thầy liên tục ghi nhớ 3-4 lần quay cuối cùng, để trong trường hợp không thành công, hãy trả khối lập phương về trạng thái ban đầu.

Để giải câu đố, bạn cần xoay nó dọc theo trục tọa độ để tìm kiếm các yếu tố cần thiết và làm việc với chúng. Những chuyển động như vậy hiếm khi được hiển thị trong công thức, chỉ trong những trường hợp đặc biệt. Bạn nên bắt đầu lắp ráp các mặt cạnh từ các phần tử của hàng dưới, sau khi xoay như vậy, tất cả các hình khối cần thiết sẽ giảm dần từ hàng giữa xuống hàng dưới.

Giải câu đố - tạo nên thập tự giá thứ hai

Ở giai đoạn thứ tư, đồ chơi bị lật ngược. Giải mặt cuối cùng là phần khó nhất của thuật toán lập phương Rubik 3x3 dành cho người mới bắt đầu. Các công thức xoay vòng dài và phức tạp, và việc thực hiện chúng sẽ đòi hỏi sự chăm sóc đặc biệt. Mục đích của hành động là đặt các phần tử xương sườn vào vị trí của chúng để vẽ thêm cây thánh giá. Hướng của các phần xương sườn có thể không chính xác. Công thức chuyển động lập phươngchỉ có một và nó nên được áp dụng cho đến khi đạt được mục tiêu của giai đoạn.

Các phép quay của màn thứ năm nhằm mục đích xoay các phần tử sang phía bên phải. Điểm đặc biệt của nó nằm ở chỗ, cùng một công thức quay được sử dụng cho cả ba mẫu trong hình, điểm khác biệt duy nhất là hướng của chính khối.

Công thức cho các chuyển động của giai đoạn thứ 5 như sau:

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

С_{Нlà vòng quay của hàng giữa theo chiều kim đồng hồ và số mũ phía trên dấu ngoặc là số lần lặp lại các hành động trong dấu ngoặc.}

Giải câu đố - Vòng quay cuối cùng

Ở giai đoạn thứ sáu, cũng như ở giai đoạn thứ tư, các hình khối cần thiết được đặt vào vị trí của chúng, bất kể hướng của chúng. Khối hình nên được xoay để phần tử đã có ở đúng vị trí nằm ở góc xa bên trái ở trên cùng của khối lập phương. Các phương án được đề xuất để giải công thức phản ánh lẫn nhau. Cần phải lặp lại các phép quay cho đến khi đạt được kết quả mong muốn.

Giai đoạn thứ bảy là trang trọng nhất và khó khăn nhất. Khi xoay khối lập phương, vi phạm trong các hàng đã được lắp ráp là không thể tránh khỏi. Cầnhoàn toàn tập trung vào các chuyển động, nếu không kết quả của quá trình lắp ráp có thể bị hủy hoại không thể phục hồi. Như ở màn thứ 5, chỉ có một chuỗi động tác nhưng được lặp lại 4 lần. Đầu tiên, các phép quay được thực hiện để định hướng phần tử, sau đó các phép quay ngược lại được thực hiện để khôi phục các hàng bị hỏng.

Không nên quên việc ghi lại các chuyển động bằng cách sử dụng các ký tự trong bảng chữ cái tiếng Anh. Công thức cho chuyển động của các mặt và các hàng của khối lập phương trong giai đoạn này như sau:

• (RF'R'F)²U (RF'R'F)^{2- tùy chọn "a";}
• (RF'R'F)²U ' (RF'R'F)^{2 - tùy chọn "b";}
• (RF'R'F)²U²(RF'R'F)^{2 - tùy chọn "trong".}

B - xoay mặt trên 90 độ, B '- xoay cùng mặt ngược chiều kim đồng hồ, và B2- xoay kép.

Mức độ phức tạp của công đoạn nằm ở việc đánh giá chính xác vị trí của các phần tử và lựa chọn phương án quay cần thiết. Những người mới bắt đầu có thể khó xác định ngay được mẫu một cách chính xác và kết hợp nó với công thức chính xác.

Khối lập phương Rubik và những đứa trẻ

Câu đố mẹo không chỉ thú vị với người lớn mà còn cả trẻ nhỏ. Thanh thiếu niên đã trở thành kỷ lục gia thế giới về giải khối Rubik. Vào năm 2015, Colin Burns, khi đó mới 15 tuổi, đã lắp ráp đồ chơi trong 5,2 giây.

Một món đồ chơi đơn giản nhưng thú vị đã tiếp tục gây tò mò cho thế hệ trẻ trong hơn 5 thập kỷ. Sở thích của trẻ em thường phát triển thành một nghề. Có các phương pháp toán học để đánh giá lời giải cho các bài toán về khối Rubik. Nhánh toán học này được sử dụng chovẽ và viết các thuật toán giải cho máy tính tự động. Những robot thực sự tìm cách giải khối lập phương và không tuân theo thuật toán chuyển động định hướng trước, hãy giải câu đố trong 3 giây, chẳng hạn như CubeStormer 3.