Rubik's Cube: diagrama de muntatge per a principiants, instruccions pas a pas

Erne Rubik, escultor i arquitecte d'Hongria, va decidir inventar una ajuda visual que ajudés els seus estudiants a comprendre millor la teoria matemàtica dels grups, però el cub màgic va agradar tant als estudiosos de diferents edats que el trencaclosques es va estendre ràpidament arreu del món, convertint el seu inventor en milionari. El diagrama de muntatge del Rubik's Cube a primera vista sembla increïblement complex, però si estudieu detingudament els algorismes desenvolupats i aprofundeu en el principi de muntatge, la resolució del trencaclosques es convertirà en una competència per la velocitat.

L’estructura del cub de Rubik i els noms de les rotacions

Sense coneixements bàsics sobre l’estructura del Cub de Rubik, serà molt difícil restaurar la forma original d’aquest trencaclosques, sense ni tan sols tartamudeig competir en la velocitat del seu muntatge.

El cub més comú 3x3 consta de 26 elements, que al seu torn es divideixen en:

• elements centrals, immòbils, que tenen un sol color i que no canvien de posició entre ells, només hi ha 6;
• costal (n’hi ha 12). Són de dos tons i queden sempre a les parets laterals, sense importar les rotacions;
• angulós (8 elements), que sempre queden a les cantonades del cub i estan pintats de 3 colors diferents.

Hi ha un altre element en l'estructura del cub de Rubik, oculta als nostres ulls: aquesta és una creu a la qual s'uneixen els elements centrals.

Segons la capacitat del cub d'alguns elements, pot haver-hi una quantitat diferent, o estaran completament absents.Per exemple, en un trencaclosques de 2x2 només hi ha cubs de cantonada i només hi ha vuit.

Sis cares del cub estan pintades de diversos colors. Cal destacar que només s’utilitzen determinats colors i a la creu d’un cub de Rubik regular es disposen per parelles entre si: blanc - groc, vermell - taronja, verd - blau.

Per tal que els algoritmes de resolució del problema espacial anotats per fórmules quedin clars, cal aprendre la denominació internacional generalment acceptada de les cares i les seves rotacions.

Si agafeu el cub a les mans, aleshores la cara que es girarà a l’erudita s’anomena frontal i es denota amb la lletra llatina F, el costat oposat és la part posterior (B), i l’esquerra (L), la dreta (R), la part superior (U) i els costats inferiors (D) facetes.

Per indicar la rotació d'una determinada cara per 90 ° en les fórmules per muntar el cub de Rubik, indiqueu la llatina que indica. Al girar doble, el número 2. es troba al seu costat. Si la rotació és en sentit antihorari, se li afegeix un apòstrof a la lletra. Així doncs R ¢ significa que cal girar el costat dret 90 ° en la direcció contrària al moviment en sentit horari.

Secrets de construcció d’un cub de Rubik: elements, parts, conceptes clau

Erne Rubik va muntar el trencaclosques que va inventar durant un mes. Ara, per a aquells que decideixen conquerir el cub màgic, s’han desenvolupat molts mètodes.

El més popular d’ells:

• Per a principiants: una guia detallada que desglossa l'algorisme per resoldre el problema en set etapes.
• El mètode Jessica Friedrich és el mètode més popular entre els aficionats al muntatge d’alta velocitat, tot i que en molts aspectes es fa ressò de l’algoritme per a principiants.
• El mètode intuïtiu de Valery Morozov. Manca completament de fórmules; la seva essència no és donar una solució preparada, sinó ajudar a entendre l'estructura del cub per tal d'arribar de manera independent a una solució per al trencaclosques.

Per aprendre a muntar un cub de Rubik, sovint s’aconsella desmuntar el trencaclosques en elements separats i després muntar-los. Això ajudarà a entendre millor la seva estructura i a adoptar algoritmes de decisió ràpidament.

Abans d’emprendre el desenvolupament d’una determinada tècnica de muntatge de cubs, hauríeu de familiaritzar-vos amb alguns conceptes que sovint es troben en algorismes.

Una creu regular és una creu en la qual les cares de les vores coincideixen amb els colors dels elements centrals dels costats, mentre que es forma a la cara superior del color corresponent a l’element central.

Una creu irregular difereix de la correcta, ja que els cubs que formen una creu a la cara superior no coincideixen amb les cares de vora dels elements amb el color dels costats.

Les parelles correctes són parells d’elements de vora amb colors coincidents a les cares corresponents que es poden configurar simultàniament a la primera i segona capa del trencaclosques.

Esquemes i etapes de muntatge del cub de Rubik per a principiants

En aquest moment, hi ha diverses opcions per a un trencaclosques mecànic aparegut el 1974. Es tracta de cubs amb un nombre diferent d’elements que formen la cara, i també trencaclosques similars: la piràmide de Meffert i una serp, formada per segments - triangles regulars. Considereu la seqüència i els passos de muntatge de diverses variacions cúbiques.

Com recollir un cub de Rubik 2x2

El trencaclosques de Rubik amb una capacitat de 2x2 també s’anomena Mini-cub. Tot i que aquest trencaclosques va aparèixer una mica més tard, no es va convertir en una versió complicada, sinó lleugera del clàssic cub. Un erudit principiant podrà dominar el seu muntatge en només 20-30 minuts.

La solució del trencaclosques només inclou tres etapes:

1. Muntant la primera capa: heu de combinar els elements del cub de manera que a la capa inferior siguin del mateix color, i les seves cares laterals coincideixin amb els colors per parelles.
2. La disposició dels elements de la capa superior. En aquesta fase, heu de determinar el color de la capa inferior. No és l’únic present a la capa inferior. A continuació, col·loqueu els cubs de la fila superior en aquells racons que corresponguin als colors de les vores de l’element, però no cal que el color estigui al seu lloc.
3. Rotació dels elements de la capa superior: cal girar els cubs de les cantonades en el sentit de les agulles del rellotge o en el sentit de les agulles del rellotge per tal que quedin en les posicions correctes i es muntarà el cub de Rubik.

Per organitzar correctament els cubs de les capes inferiors i superiors, s’utilitzen les fórmules següents:

• intercanviar elements en diagonal: WWFWP’V’F ”;
• Reordenació dels elements veïns: FVF’VVL’L.

Per moure les cares d'un element:

• en sentit horari: FN²F´P´N²P;
• en sentit antihorari: P´N²PFN²F ".

Trencaclosques de 3x3

Per recollir un cub de Rubik 3x3 heu de passar per set etapes:

1. Recolliu la creu correcta a la primera capa. La creu dels elements, quin color a recollir no fa cap diferència, però molts prefereixen començar per un color blanc.
2. Disposeu les cantonades de la primera capa i es munta la primera fila de cubs.
3. Col·loqueu les costelles de la fila mitjana als seus llocs, després d'aquesta fase es recullen dues capes.
4. Muntatge de la creu correcta a la capa inferior.
5. Col·locació d’elements de cantó als seus llocs, mentre que els colors de les seves cares haurien de correspondre amb la cantonada ocupada, però no necessàriament estar al seu lloc.
6. L’etapa final consisteix a convertir els elements de les cantonades en les posicions correctes.

A l’hora de començar a muntar el trencaclosques, és important no girar el cub a les mans, per no perdre’s en la disposició de les cares, que es troba a la part superior, dreta, posterior, esquerra o frontal.

Rubik's Cube 4x4

La solució d'aquesta variant del trencaclosques, malgrat la seva gran capacitat, es pot dur a terme en menys passos:

1. Muntatge de centres: heu de col·locar quatre elements d’un mateix color al centre de cada cara. Aquí val la pena fixar-se que els centres d’aquest cub no estan fixos, és a dir, podeu triar de forma independent el color oposat al qual.
2. Muntatge de costelles En aquesta fase, heu d’aparellar les cares dels extrems als seus llocs. Si tot es fa correctament, obtindrem un cub en el qual només quedaran fora de lloc els elements de la cantonada.
3. Alineació de la cantonada i paritat. Utilitzant fórmules per al Cub de Rubik 3x3 i girant només les vores exteriors, podeu muntar completament el trencaclosques. És cert que, en aquesta fase, no tot pot ser tan suau, poden aparèixer paritats, situacions impossibles en un cub 3x3. Pot passar que després de la seva solució l’harmonia de la capa superior estigui una mica destruïda, no hi hagi res a preocupar, els algoritmes per a la versió clàssica del trencaclosques ajudaran a ordenar-los en l’ordre necessari.

Muntatge trencaclosques ràpid de 5x5

La gran capacitat del trencaclosques no afecta significativament l'algorisme de resolució, els passos seran els mateixos:

1. Primer, recollim els centres de nou cubs del mateix color a cada cara. Per dur a terme aquesta etapa, no és en absolut necessari memoritzar fórmules, la comprensió del procés simplificarà molt la tasca, convertint-la en punts normals.
2. Recopilem i disposem als seus llocs els triples de les cares costelles. Per solucionar aquest problema, no és necessari girar les capes centrals, totes les manipulacions haurien de produir-se només amb les externes.
3. Si va resultar que es van recollir totes les vores, tret de dues, que no es poden substituir, aquesta situació s'anomena paritat. Només després de la seva solució podem passar a l’etapa final de muntatge.

La forma més ràpida. Mètode Jessica Friedrich

Aquest mètode d’assemblatge d’alta velocitat s’utilitza més sovint pels speedcubers, però no es recomana als principiants que millor aprenguin l’algoritme pas a pas primer que comprenguin el principi del trencaclosques.

Per dominar el mètode Jessica Friedrich, haureu de recordar fins a 119 (!) Algorismes que s'utilitzaran en els passos següents:

1. L'ordenació dels elements de la creu correcta al costat inicial, de mitjana, aquest problema es pot resoldre en set moviments.
2. Restauració de la ubicació dels elements de la primera i segona capa mitjançant la disposició de quatre parells d’angle lateral. Per posar cada parella al costat corresponent, també cal fer set moviments de mitjana.
3. Orientació de la capa restant que no es munta tant de les vores com de les cantonades girades de manera que quedin mirades amb el color de la darrera cara. Per solucionar aquest problema, heu de dominar cinquanta-set permutacions.
4. Elements en moviment de l’última capa, per als quals heu de dominar altres 21 algoritmes. Segons estimacions mitjanes, el mètode Jessica Friedrich permet resoldre el trencaclosques 3x3 en 56 jugades.

Com recollir un cub de Rubik amb els ulls tancats

Si les teves habilitats són suficients per obtenir resultats estables resolent el cub de Rubik amb els ulls oberts en un minut, pots controlar un nou pas: el muntatge cec. Aquí, no es tracta de la solució del trencaclosques com a tal, sinó que es recorda la disposició d’elements reordenats a les cares.

Així, en les competicions de speedcubing, el temps de muntatge a cegues inclou no només el temps de manipulació directa del cub, sinó també el temps per examinar-lo.

Els speedcubers solen fer servir el mètode de la sala romana, que també s’anomena Palau o la carretera de Ciceró. L’essència del mètode és que es recrea una imaginació o una ruta coneguda en la imaginació i els conceptes (en el nostre cas, la ubicació d’elements de trencaclosques) estan lligats a objectes de l’habitació o al llarg de la carretera. Aleshores, tot resolent el trencaclosques, només queda caminar per la carretera (o l’habitació) familiar i posar els elements als seus llocs.

No us hauria d’estar molest si la primera vegada que no aconsegueu recollir el cub de Rubik amb els ulls embenats, perquè, fins i tot amb l’ús del sentit del tacte, pràcticament ningú aconsegueix resoldre aquest problema sense formar-se per primera vegada.

Qui és el rècord de construcció més ràpid

Per muntar ràpidament un cub de Rubik, no només haureu de dominar magistralment els algorismes per moure peces de trencaclosques a les posicions desitjades. Això també requereix magistralment destresa i velocitat de les mans.

Per a aquells que es van proposar muntar aquest trencaclosques per primera vegada, pot trigar diverses hores a un parell de dies a solucionar-lo, però l’australià Felix Zemdegs el 2016 va solucionar aquest problema espacial en només 4,73 segons. Aquest resultat sembla impressionant, només que no és el límit de la velocitat del cervell i de les mans humanes, ja que ja el 2017 es va registrar un nou assoliment de l’adolescent nord-americà Patrick Pons, de quinze anys. Només li eren suficients 4,69 segons.

Ara ha arribat el moment de respirar i esbrinar què i qui és propietari del rècord de muntatge Cube de gran velocitat de Rubik. El mateix Felix Zemdegs el 2018 va batre no només el seu rècord, sinó també el jove estudiós nord-americà, havent completat el trencaclosques en 4,22 segons.