Алгоритм складання кубика Рубіка 3х3 для початківців. Візерунки на кубику Рубіка 3х3

У 1975 році скульптор Ерне Рубік запатентував свій винахід під назвою "Магічний куб". Вже більше 40 років всі права на головоломку належать компанії близького друга винахідника - Тома Кренера - під назвою Seven Towns Ltd. Англійська фірма контролює виробництво і продаж кубика по всьому світу. В Угорщині, Німеччині, Португалії та Китаї головоломка зберегла свою первинну назву, в інших країнах іграшку називають кубиком Рубіка.

Різновиди головоломки

Класичний кубик Рубика має розміри 3 на 3 квадрата. З часом придумали величезну кількість форм і розмірів для іграшки. Нікого вже не здивувати головоломкою у вигляді піраміди або розміром кубики 17х17. Проте людство ніколи не зупиняється на досягнутому.


Очевидно, що не існує схеми складання для початківців цього кубика. Процес складання і рішення головоломки може зайняти роки. Останнім часом інтерес до кубика зростає не тільки в Азії і Європі, але і там, де іграшка була не дуже популярна, наприклад, в США. Один з шанувальників кубика Рубіка зняв на відео складання головоломки на 1717. Загальна довжина ролика 75 годин, зйомки проводилися протягом тижня. Зростаючий попит народжує пропозицію. Іноді продавані моделі неймовірні і не завжди зрозуміло, як же вони будуть виглядати в зібраному вигляді. В кожній країні є свої улюблені різновиди іграшки.

Що таке спидкубинг?

Шанувальники гри влаштовують справжні змагання по швидкості складання кубика. У продажу є спеціальні "швидкісні" головоломки. Механізм обертання таких кубиків Рубіка дуже якісний, а повороти граней і рядів можна здійснювати рухом одного пальця.


World Cube Association (WCA) - це некомерційна організація, що підтримує рух спидкубинга. WCA регулярно влаштовує змагання по всьому світу. Практично у всіх країнах є представники організації. Стати учасником заходи щодо спидкубингу може кожен, потрібно лише зареєструватися на сайті і вкластися в норматив по збірці. Найпопулярніша дисципліна на таких змаганнях - це швидкісна складання кубика Рубіка 3х3. Норматив для участі становить 3 хвилини, але навіть якщо людина не зможе вирішити завдання за відведений час, його все одно допустять до заходу. Записатися можна на будь-яку дисципліну, але потрібно приходити зі своєю головоломкою. Рекорд складання кубика Рубіка 3х3 належить роботу Sub1 створеному інженером Альбертом Біром. Машина здатна вирішити головоломку за частки секунди, тоді як людині потрібно на це 47 секунди (досягнення Матса Валка 2016 року). Як видно, учасникам руху спидкубинга є на кого рівнятися.

Які існують алгоритми складання кубика Рубіка 3х3?

Існує безліч способів вирішити відому головоломку. Розроблено варіанти схем складання кубика Рубіка 3х3 як для початківців, так і для просунутих людей з ускладненими схемами: 4х4 6х6 і навіть 17х17. Варіант головоломки 3х3 вважається улюбленої класикою у більшості шанувальників. Тому інструкцій як зібрати кубик Рубіка 3х3 набагато більше, ніж яких - небудь ще.

Як повинна виглядати головоломка?

Зібрати іграшку за схемою можна лише з заздалегідь підготовленої позиції. Якщо візерунки на гранях кубика розташовані неправильно, то вирішити його через алгоритм складання кубика рубіка 3х3 для початківців не вийти. Існує набір таких позицій для різних варіантів рішення.
На малюнку зображено "білий хрест" або просто "хрест" - відправна точка самого простого способу зібрати кубик Рубіка 3х3. Рекомендується розібрати і скласти іграшку правильно.

Позначення схем і способи обертання кубика

Перш, ніж приступити до розбирання формул кубика Рубіка 3х3 варто вивчити позначення використовуються в спидкубинге. Всі рухи головоломки позначаються великими літерами. Відсутність апострофа над символом означає те, що обертання здійснюється за годинниковою стрілкою, якщо знак є, то слід обертати в зворотному напрямку. Загальноприйнятими вважаються перші букви англійських (або російських) слів на позначення руху:

front - F або Ф - обертання фронтальної сторони;

back - B або Т - обертання задньої сторони;

left - L або Л - обертання лівого ряду;

right - R або П - обертання правого ряду;

up - U або В - обертання верхнього ряду;

down -D або Н - обертання нижнього ряду.

Також можуть використовуватися покажчики для зміни положення кубика в простору - руху перехоплення. Тут теж все просто, зі шкільного курсу геометрії всім відомі осі координат X, Y і Z. Рух X означає, що кубик необхідно повернути гранню F на місце грані U, при зсуві Y - F ставати на місце L, а при обертанні Z - F переміщається на R. Наступна група позначень використовується рідко, її застосовують при складанні схем візерунків:

M - поворот середнього ряду, між правим (R/П) і лівим (L/Л);

S - поворот середнього ряду, між фронтальним (F/Ф) і тильним (B/Т);

E - поворот середнього ряду, між верхнім (U/В) і нижнім (D/N).

Навіщо збирають візерунки на гранях кубика?

На зустрічах з спидкубингу змагаються не лише в розв'язанні головоломки, але і в умінні складати різні узори на кубику Рубіка 3х3. Роблять це для того, щоб швидко і просто збирати кубик в потрібну позицію.
Існує величезна кількість схем зі складання різних візерунків: "точки", "шахи", "точки з шахами", "зигзаг", "мезон", "кубик в кубі в кубі" і багато інших. Тільки для класичної головоломки їх існує понад 46. Майстри спидкубинга вважають негожим розбирати іграшку. Складання візерунків на кубику Рубіка 3х3 - це прекрасний спосіб тренування і поліпшення навичок. На малюнку зображені варіанти різних візерунків головоломки. Далі наведено ще кілька формул для складання найцікавіших малюнків з позиції хрест:

шахи - M 2 E 2 S 2 ;

зигзаг - (ПЛФТ) 3;

чотири z - (ПЛФТ) 3 У 2 Н 2 ;

хрест Пламмера - ТФ 2 - П 2 ФНТ'ФН'ВФ'-Л 2 ФН 2 В';

кубик в кубі в кубі - В Л 2 Ф 2 - Наповнююча НВ 2 ПВ'П'є В 2 П 2 ПФ' 'СП'.

Алгоритм складання кубика Рубіка 3х3 для початківців

Хоча способів вирішення головоломки безліч, прості і зрозумілі схеми для новачків знайти не так просто. З кожним пройденим етапом складання, формули кубика Рубіка 3х3 стають складніше. Потрібно не тільки правильно змінити візерунок, але і зберегти те, що зроблено до цього. Нижче буде наведено один з варіантів, як легко зібрати кубик Рубіка 3х3. Умовно весь процес можна розбити на наступні етапи:

Збірка хреста у верхній грані кубика.

Правильне складання всієї верхньої межі.

Робота над середнім шарів.

Правильна збірка ребер останнього ряду.

Збірка хреста нижньої межі.

Правильне орієнтування кутів останньої грані кубика.

Рішення головоломки - підготовча робота

Перший етап найлегший. Новачки можуть спробувати свої сили і потренуватися у складанні візерунків кубика за наявними інструкціями, але цей процес займе багато часу. Потрібно вибрати верхню грань і колір, який буде збиратися першим. Алгоритм складання кубика Рубіка 3х3 для початківців розроблений з позиції "хрест". Зробити його нескладно, необхідно вибрати центральний колір, знайти 4 реберних елемента того ж відтінку і підняти їх на обрану грань. Кольорова стрілочка на картинці вказує на потрібну частину. Варіанти розташування потрібного елемента можуть бути різними, в залежно від цього описані 2 послідовності дій А і Б. Трудність полягає в тому, щоб продовжити хрест по бічних сторонах кубика. Більш уважно розглянути кінцевий вигляд етапу можна на зображенні, розміщеному вище.

Рішення головоломки - робота над середнім рядом

На цьому етапі схеми складання кубика Рубіка 3х3 для початківців необхідно знайти і зібрати кутові елементи верхньої межі. В кінцевому внаслідок повинна бути повністю вирішена грань з хрестом і верхній ряд головоломки. На зображенні наведено три випадки можливого візерунка граней. Вибираючи один із способів А, Б або В необхідно зібрати всі 4 кута кубика. Запам'ятовуючи алгоритми обертання і відпрацьовуючи їх, набуваються навички та майстерність складання головоломки. Розглядати формули і представляти процес - безглуздо, набагато простіше взяти кубик і спробувати всі способи на практиці. Третій етап здається простим, але це тільки видимість. Для його вирішення описані дві ситуації візерунків і відповідно складені дві формули обертання. Застосовуючи їх, варто пам'ятати про збереження раніше досягнутих результатів. Майстри постійно тримають в пам'яті 3-4 останніх обертань, щоб у разі невдачі повернути кубик до первісного стану. Для вирішення головоломки її потрібно обертати по осі координат в пошуку необхідних елементів і роботи з ними. Такі рухи рідко відображаються у формулах, тільки в особливих випадках. Рекомендується почати збірку реберних граней з елементів нижніх рядів, після таких обертань усі потрібні кубики спустяться з середнього у нижній ряд.

Рішення головоломки - складання другого хреста

На четвертому етапі іграшку перевертають догори дригом". Рішення останньої грані - найскладніша частина алгоритму складання кубика Рубіка 3х3 для початківців. Формули обертань довгі і складні, їх виконання вимагає особливої уважності. Мета дій - розташувати реберні елементи на своїх місця для подальшого складання хреста. Орієнтація реберних частин може бути неправильною. Формула рухів кубика всього одна і застосовувати її слід поки не буде досягнута мета етапу. Обертання п'ятого етапу спрямовані на розворот елементів правильною стороною. Його особливість полягає в тому, що застосовується одна і та ж формула обертання для всіх трьох візерунків на малюнку, різниця лише в орієнтації самого кубика. Формули для рухів 5 етапу виглядають наступним чином:

(ПС Н ) 4 (ПС Н ) 4 В' – варіант «А»;

(ПС Н ) 4 В' (ПС Н ) 4 В – варіант «Б»;

(ПС Н ) 4 У 2 (ПС Н ) 4 У 2 – варіант «В».

З Н - це поворот середнього ряду за годинниковою стрілкою, а показник ступеня над скобочкой - кількість повторень дій в дужках.

Рішення головоломки - останні обертання

На шостому етапі, як і на четвертому, потрібні кубики розставляють по своїх місцях, незалежно від їх орієнтації. Дракули слід повернути так, щоб елемент, який вже на потрібному місці, розташовувався в лівому дальньому кутку нагорі кубика. Варіанти, запропоновані для вирішення формули, дзеркально відбивають одне одного. Повторювати обертання необхідно до досягнення бажаного результату. Сьомий етап самий урочистий і найважчий. При вирощених кубика порушення вже зібраних рядах неминучі. Потрібно повністю зосередити увагу на рухах, інакше результат складання може бути безповоротно загублений. Як і в п'ятому етапі, послідовність рухів всього одна, але повторюється 4 рази. Спочатку відбуваються обертання для орієнтації елемента, потім зворотні, для відновлення порушених рядів. Не слід забувати про запис рухів за допомогою знаків англійського алфавіту. Формули рухів граней і рядів кубика даного етапу виглядають наступним чином:

(RF'R F) 2 U (RF'R F) 2 – варіант «а»;

(RF'R F) 2 U' (RF'R F) 2 – варіант «б»;

(RF'R F) 2 U 2 (RF'R F) 2 – варіант «в».

В - поворот верхньої межі на 90 градусів, В' - поворот тій же межі проти годинникової стрілки, а В 2 - подвійний поворот. Складність етапу в правильній оцінці розташування елементів і виборі необхідного варіанту обертань. Новачкам буває важко відразу правильно визначити візерунок і зіставити його з правильною формулою.

Кубик Рубіка і діти

Хитра цікава головоломка не тільки дорослим, але й дітям. Світовими рекордсменами по збірці кубика Рубіка ставали підлітки. У 2015 році Колін Бернс, якому на той момент було лише 15 років, зібрав іграшку за 52 секунди. Проста, але захоплююча іграшка продовжує цікавити підростаюче покоління ось уже 5 десятиліття. Дитяче захоплення нерідко переростає у професію. Існують математичні способи оцінки рішення завдань кубика Рубіка. Даний розділ математики використовують при складанні та написанні алгоритмів рішення для автоматизованих обчислювальних машин. Роботи, які дійсно шукають шляхи складання кубика, а не виконують заздалегідь вбитий алгоритм рухів, вирішують головоломку за 3 секунди, наприклад, CubeStormer 3.