Wie man einen Zauberwürfel sammelt: ein Schema für Anfänger

Das als visuelle Hilfe für die algebraische Theorie erfundene Puzzle eroberte plötzlich die ganze Welt. Seit Jahrzehnten spielen Menschen, die weit von der höheren Mathematik entfernt sind, heftig um eine komplexe und faszinierende Aufgabe. Der Magic Cube ist ein großartiges Werkzeug zur Entwicklung von logischem Denken und Gedächtnis. Diejenigen, die sich zuerst gefragt haben, wie man den Rubik's Cube, die Diagramme und Kommentare sammelt, werden die Begeisterung unterstützen und vielleicht die Welt des Speedcubing entdecken.

Geheimnisse des Bauens eines Zauberwürfels: Elemente, Teile, Schlüsselkonzepte

Die sechs Seiten des Puzzles haben bestimmte Farben und die Reihenfolge ihrer Anordnung, die vom Erfinder patentiert wurden. Zahlreiche Fälschungen zeigen sich oft als ungewöhnliche Farben oder ihre Position zueinander. Lernschemata und Beschreibungen verwenden immer Standardfarbschemata. Wenn Sie einen Würfel mit einem anderen Farbschema verwenden, ist es für Anfänger recht einfach, sich in den Erklärungen zu verwechseln.

Farben der gegenüberliegenden Gesichter: weiß - gelb, grün - blau, rot - orange.

Jede Seite besteht aus mehreren quadratischen Elementen. Anhand ihrer Anzahl werden Rubiks Würfeltypen unterschieden: 3 * 3 * 3 (die erste klassische Version), 4 * 4 * 4 (die sogenannte "Rubiks Rache"), 5 * 5 * 5 und so weiter.

Das erste Modell, zusammengestellt von Erno Rubik, bestand aus 27 Holzwürfeln, die gleichmäßig in sechs Farben bemalt und übereinander gestapelt waren. Innerhalb eines Monats versuchte der Erfinder, sie so zu gruppieren, dass die Gesichter eines großen Würfels aus Quadraten derselben Farbe bestanden. Die Entwicklung eines Mechanismus, der alle Elemente zusammenhält, hat noch mehr Zeit in Anspruch genommen.

Der moderne Rubik's Cube im klassischen Design besteht aus folgenden Elementen:

• Die Mittelpunkte sind bewegungslose Teile, die auf der Rotationsachse des Würfels fixiert sind. Sie stehen dem Benutzer nur mit einer lackierten Seite gegenüber. Tatsächlich bilden sechs Zentren Spiegelpaare im Farbschema.
• Rippen sind bewegliche Elemente. Der Benutzer sieht an jeder Kante zwei farbige Seiten. Auch hier sind Farbkombinationen Standard.
• Ecken - acht bewegliche Elemente an den Ecken eines Würfels. Jeder von ihnen hat drei farbige Seiten.
• Der Befestigungsmechanismus ist ein Kreuz von drei starr fixierten Achsen. Es gibt einen alternativen Mechanismus ähnlich einer Kugel. Es wird in Hochgeschwindigkeits- oder Mehrelementwürfeln verwendet. Die Konstruktion von Würfeln mit einer geraden Anzahl von Elementen auf den Flächen ist besonders kompliziert - dies ist ein System miteinander verbundener Klickmechanismen, manchmal kombiniert mit einem Kreuz. Es gibt Magnetgetriebe für professionelle Geschwindigkeitswürfel.

Das Spiel mit dem Rubik's Cube ist, dass mit Hilfe des beweglichen Mechanismus die farbigen Elemente auf den Gesichtern neu angeordnet werden und versuchen, sich in der ursprünglichen Reihenfolge zusammenzusetzen.

Puzzle-Fans kämpfen um die Lösung der Zeit. Dazu ist es neben Fingerspitzengefühl erforderlich, Hunderte von Kombinationen farbiger Elemente und Handlungen mit ihnen zu studieren, sich zu erinnern und zu automatisieren. Diese ungewöhnliche Sportart nennt man Speedcubing.

Speedcubers Turniere werden regelmäßig abgehalten, Rekorde werden aktualisiert. Ständig eröffnen sich neue Horizonte für Erfolge. Im Rahmen der Turniere finden Wettbewerbe zum Zusammenbau von Blind, mit einer Hand, Beinen usw. statt.

Das neueste Hobby ist das Zusammensetzen von Solitär (Mustern) auf einem Würfel.

Die Struktur des Zauberwürfels und die Namen der Rotationen

Um Manipulationen mit einem Rätsel zu beschreiben, Entscheidungsschemata und Bewegungen von Elementen relativ zueinander aufzuschreiben und um die Kommunikation zu vereinfachen, wurde eine Sprache der Rotationen geschaffen. Es ist eine Buchstabenbezeichnung für jedes Gesicht und für die Art seiner Drehung.

Die Seiten des Puzzles werden groß geschrieben.

Verwenden Sie in russischsprachigen Handbüchern zum Zusammensetzen des Zauberwürfels die Anfangsbuchstaben russischer Namen:

• F - von der "Fassade";
• T - von "hinten";
• P - von "rechts";
• L - von "links";
• B - von oben;
• N - von "unten".

Die internationale Gemeinschaft verwendet die Anfangsbuchstaben der Namen der Gesichter in englischer Sprache.

Von der WCA (World Cube Association) akzeptierte Bezeichnungen:

• R - von rechts;
• L - von links;
• U - von oben;
• D - von unten;
• F - von vorne;
• B - von hinten.

Das zentrale Element heißt das gleiche wie das Gesicht (R, D, F usw.).

Die Kante grenzt an zwei Flächen an. Der Name besteht aus zwei Buchstaben (FR, UL usw.).

Der Winkel wird jeweils durch drei Buchstaben (zum Beispiel FRU) beschrieben.

Die Elementgruppen, aus denen die mittleren Ebenen zwischen den Flächen bestehen, haben auch ihre eigenen Namen:

• M (von Mitte) - zwischen R und L.
• S (aus dem Stand) - zwischen F und B.
• E (vom Äquator) - zwischen U und D.

Die Drehung von Gesichtern wird durch Buchstaben mit Namen für Gesichter und zusätzliche Symbole beschrieben.

• Das Apostroph "’ "zeigt an, dass sich das Gesicht oder die Ebene gegen den Uhrzeigersinn dreht.
• Die Zahl 2 gibt die Wiederholung der Bewegung an.

Mögliche Aktionen mit dem Gesicht, zum Beispiel mit dem Recht:

• R - Drehung im Uhrzeigersinn;
• R ’- Drehung gegen den Uhrzeigersinn.
• R2 ist eine doppelte Drehung, egal in welche Richtung, da das Gesicht nur vier mögliche Positionen hat.

Um zu bestimmen, wie ein Gesicht gedreht werden soll, müssen Sie das Zifferblatt der Uhr darauf zeigen und sich von der Bewegung eines imaginären Zeigers leiten lassen.

Die Drehung der gegenüberliegenden Flächen "im Uhrzeigersinn" wird entgegengesetzt erhalten.

Die Bewegungen der mittleren Schichten sind an die Außenflächen gebunden:

• Die Schicht M dreht sich in die gleichen Richtungen wie L.
• Schicht S ist wie F.
• Schicht E - wie D.

Eine weitere wichtige Bezeichnung für "w" ist die gleichzeitige Drehung zweier benachbarter Schichten. Zum Beispiel ist Rw die gleichzeitige Rotation von R und M.

Die Umdrehungen des gesamten Würfels werden als Abschnitte bezeichnet. Sie werden in drei Ebenen ausgeführt, dh entlang drei Koordinatenachsen: X, Y, Z.

• x und x ’sind die Rotationen der X-Achse des gesamten Würfels. Die Bewegungen fallen mit den Drehungen der rechten Seite zusammen.
• y und y 'sind die Rotationen des Würfels entlang der Y-Achse. Die Bewegungen fallen mit den Rotationen der Oberseite zusammen.
• z und z ’- Drehung des Würfels entlang der Z-Achse. Die Bewegung fällt mit der Drehung der Stirnfläche zusammen.
• x2, y2, z2 - Bezeichnungen von Doppelschnitten auf der angegebenen Achse.

Neben den allgemein akzeptierten Notationen sind die Montageanleitungen voll von Slang, den Namen von Techniken, Techniken, Algorithmen, Mustern und Figuren auf einem Würfel, die bei Speedcubern usw. beliebt sind. Schematische Beschreibungen von Algorithmen, die nur Pfeile verwenden, sind nicht weniger gefragt. Je mehr Erfahrung beim Lösen des Puzzles gesammelt wurde, desto einfacher ist es, Beschreibungen und Erklärungen zu verstehen. Viele Dinge werden intuitiv wahrgenommen.

• Auf einer Seite des Würfels sind kappenfarbene Elemente gesammelt. Das Zusammensetzen eines Puzzles entspricht dem Zusammensetzen aller sechs Kappen.
• Gürtelfarbene Elemente neben der Überschrift. Die Kappe kann so zusammengebaut werden, dass der Gürtel aus unterschiedlichen Farbfragmenten besteht, dh die Eck- und Rippenelemente sind nicht vorhanden.
• Kreuz - eine Figur auf einem Hut aus fünf gleichfarbigen Fragmenten. Der Zusammenbau beginnt oft mit dem Bau eines Kreuzes. Es gibt keine klare Anleitung. Dieser Schritt ermöglicht die größte Handlungsfreiheit und erfordert einige Überlegungen. Wenn das Kreuz fertig ist, müssen die gelernten Algorithmen befolgt werden.
• Umdrehen - Um eine Ecke oder Kante an einer Stelle relativ zur Mitte zu drehen, sind spezielle Algorithmen erforderlich.

Schemata und Stadien des Zusammenbaus von Rätseln für Anfänger

Schemata für Anfänger helfen Ihnen, Ihre Nerven zu erlernen und zu retten, indem Sie einen hoffnungslos verschlungenen Würfel einsammeln, die Logik der Bewegungen spüren und die einfachsten Algorithmen ausarbeiten.

Bevor Sie eine Aktion ausführen, müssen Sie den Cube untersuchen. Bei Wettbewerben dauert die „Vorprüfung“ 15 Sekunden. In dieser Zeit müssen Sie Elemente der gleichen Farbe finden, die in der ersten Phase in einem „Hut“ gesammelt werden. Traditionell gehen sie von der weißen Seite aus, dh die meisten Handbücher gehen davon aus, dass U weiß ist. "Multicolorists" Speedcubers können aus jeder Richtung zusammenbauen und alle vorgefertigten Algorithmen im Kopf neu erstellen.

Zauberwürfel 2x2

Der „Mini-Würfel“ besteht aus 8 Eckelementen. In der ersten Phase wird eine Schicht mit vier Ecken gesammelt. In der zweiten Phase werden die verbleibenden Ecken an ihren Stellen platziert, während sie auf den Kopf gestellt werden können, dh farbige Elemente sind nicht auf ihren Gesichtern. Es bleibt ihnen die rechte Seite zu stellen.

• Mit dem „Bang-Bang“ -Algorithmus können Sie das Eckelement verschieben und korrekt ausrichten. Wenn Sie diese Abfolge von Aktionen sechsmal hintereinander ausführen, kehrt der Würfel an seine ursprüngliche Position zurück. Wenn der Würfel also gemischt ist, müssen Sie ihn 1 bis 5 Mal anwenden, um das Element korrekt festzulegen. Algorithm Record: RUR’U ’.
• Wenn eine Schicht zusammengesetzt ist, muss der Würfel mit der zweiten Schicht nach oben gedreht werden. Verschieben Sie diese Ebene in eine beliebige Richtung und setzen Sie eine der Ecken an ihre Stelle. Als nächstes wird ein Algorithmus angewendet, mit dem Sie zwei benachbarte Elemente austauschen können - die rechte und die linke Ecke der Vorderseite. Die Reihenfolge der Aktionen ist wie folgt: URU’L’UR’U’LU.
• Wenn alle Ecken vorhanden sind, werden sie mithilfe des „Bang-Bang“ -Algorithmus gespiegelt. An diesem Punkt ist es wichtig, den Würfel nicht abzufangen.

Wie man einen Rubik's Cube 3x3 sammelt

1. Bauen Sie ein „weißes Kreuz“, indem Sie 4 Kanten mit weißen Aufklebern um die weiße Mitte sammeln.
2. Kombinieren Sie die Farbmittelpunkte der Seiten R, L, U, D mit den passenden Rändern des „weißen Kreuzes“.
3. Befestigen Sie die Ecken mit weißen Aufklebern. Bei Verwendung des R’D’RD-Algorithmus, der bis zu fünf Mal wiederholt wird, werden die Ecken in die richtige Position gedreht.
4. Um die Kanten der mittleren Ebene zu platzieren, müssen Sie den Würfel - y2 abfangen. Rippe ohne gelben Aufkleber auswählen. Kombinieren Sie es mit der Mitte, die auf einer Seite farblich übereinstimmt. Verschieben Sie die Kante mithilfe von Formeln in die mittlere Ebene: Die Kante fällt nach links ab: U’L’ULUFU’F ’. Die Kante fällt nach rechts ab: URU’R’U’F’UF.Wenn sich ein Element an seiner Stelle befindet, aber falsch gedreht wurde, werden diese Algorithmen erneut verwendet, um es in die dritte Ebene zu verschieben und neu zu installieren.
5. Sammeln Sie das gelbe Kreuz auf der Kappe der dritten Ebene, ohne den Würfel abzufangen, und wiederholen Sie den Algorithmus: FRUR’U’F ’.
6. Kombinieren Sie die Kanten der letzten Ebene korrekt mit den Seitenmitten, wie dies beim ersten Kreuz der Fall war. Zwei Rippen fallen leicht in Position. Die anderen beiden müssen getauscht werden.Wenn sie gegeneinander sind: RUR’URU2R ’. Wenn auf benachbarten Seiten: RUR’URU2R’U.
7. Positionieren Sie die Ecken der letzten Fläche an den richtigen Positionen. Wenn keiner von ihnen am richtigen Ort ist, wenden Sie die URU’L’UR’U’L-Formel an. Eines der Elemente wird richtig stehen. Um den Würfel in diesem Winkel zu sich selbst abzufangen, befindet er sich oben rechts an der Vorderkante. Bewegen Sie die verbleibenden Ecken gegen den Uhrzeigersinn zu URU’L’UR’U’L oder umgekehrt zu U’L’UR’LUR ’. Zu diesem Zeitpunkt werden alle gesammelten Websites neu erstellt. Es scheint, dass ein Fehler aufgetreten ist. Es ist wichtig sicherzustellen, dass der Würfel nicht überrollt und sich die Mitte von F nicht relativ zum Benutzer bewegt. Die Kombination von Zügen muss bis zu 5 Mal wiederholt werden.
8. Möglicherweise müssen Sie die Eckelemente erweitern, indem Sie die Farbfragmente korrekt an den übrigen Flächen ausrichten. Um sie zu erweitern (umzudrehen), wird die erste Formel verwendet: R’D’RD. Es ist wichtig, den Würfel nicht abzufangen, damit sich F und U nicht ändern.

Zauberwürfel 4x4

Puzzles mit mehr als drei Elementen in einer Kante beinhalten eine viel größere Anzahl von Kombinationen.

Besonders schwierig sind die „geraden“ Optionen, da sie kein festes Zentrum haben, das die Navigation im klassischen Puzzle erleichtert.

Für 4 * 4 * 4 sind ungefähr 7,4 * 1045 Elementpositionen möglich. Deshalb wurde er "Rubiks Rache" oder Master Cube genannt.

Zusätzliche Bezeichnungen der inneren Schichten:

• f - Innenfrontal;
• b - Innenheck;
• r ist das innere Recht;
• l - innen links.

Montagemöglichkeiten: Schicht für Schicht, aus Ecken oder durch Gießen zu 3 * 3 * 3. Die letztere Methode ist die beliebteste. Zunächst werden auf jeder Seite vier zentrale Elemente gesammelt. Dann werden die Rippenpaare eingestellt und schließlich werden die Winkel eingestellt.

• Beim Sammeln zentraler Elemente muss man beachten, welche Farben paarweise kontrastiert werden. Algorithmus zum Austauschen von Elementen aus den mittleren vier: (Rr) U (Rr) ’U (Rr) U2 (Rr)’ U2.
• Beim Zusammenbau der Rippen drehen sich nur die Außenflächen. Algorithmen: (Ll) ’U’ R U (Ll); (Ll) "U" R2 U (Ll); (Ll) "U" R "U (Ll); (Rr) U L U ’(Rr)’; (Rr) U L2 U ’(Rr)’; (Rr) U L ’U’ (Rr) ’. In den meisten Fällen können Rippen intuitiv zusammengesetzt werden. Wenn nur noch zwei Kantenelemente übrig sind: (Dd) R F ’U R’ F (Dd) ’, um sie nebeneinander zu setzen, U F’ L F ’L’ F U ’, um sie zu tauschen.
• Als nächstes werden 3 * 3 * 3 Würfelformeln für die Permutation und Drehung der Ecken angewendet.

Komplexe Fälle, die eine spezielle Lösung erfordern, sind Paritäten. Ihre Formeln lösen das Problem nicht, sondern eliminieren Elemente aus einer Deadlock-Situation und bringen das Puzzle in eine Form, die durch Standardalgorithmen gelöst wird.

• Zwei benachbarte Rippenelemente in falscher Ausrichtung: r2 B2 U2 l U2 r ’U2 r U2 F2 r F2 l’ B2 r2.
• Gegenüberliegende Paare von Rippenelementen in der falschen Ausrichtung: r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2.
• Paare von Rippenelementen, die sich in der falschen Ausrichtung gegenüberstehen: F ’U’ F r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2 F ’U F.
• Die Ecken der letzten Schicht sind fehl am Platz: r2 U2 r2 (Uu) 2 r2 u2.

5x5 schnelle Puzzle-Montage

Montage soll zu einem klassischen Look führen. Zuerst werden 9 zentrale Fragmente auf jeder Kappe und drei Rippenelementen gesammelt. Die letzte Stufe ist die Ausrichtung der Winkel.

Zusätzliche Bezeichnungen:

• u ist die innere Oberseite;
• d ist die innere Untergrenze;
• e ist die innere Linie zwischen der oberen und unteren;
• (zwei Gesichter in Klammern) - gleichzeitige Drehung.

Die Montage der Zentralelemente ist einfacher als im vorigen Fall, da starr fixierte Farbpaare vorliegen.

• In der ersten Phase können Schwierigkeiten auftreten, wenn Sie Elemente auf benachbarten Flächen austauschen müssen. Wenn sie durch ein Kantenelement getrennt sind: (Rr) U (Rr) ’U (Rr) U2 (Rr)’. Befinden sie sich auf den inneren Mittelschichten: (Rr) ’F’ (Ll) ’(Rr) U (Rr) U’ (Ll) (Rr) ’.
• Die Kombination der Rippenelemente ist intuitiv und hat keinen Einfluss auf die gesammelten Zentren: (Ll) ’U L’ U ’(Ll); (Ll) "U L2 U" (Ll); (Rr) U ’R U (Rr)’; (Rr) U ’R2 U (Rr)’. Die Komplexität ist nur die Montage der letzten beiden Kanten.

Paritätsformeln:

• Vertauschen Sie die Elemente in den Ebenen u und d an den Rändern einer Fläche: (Dd) R F ’U R’ F (Dd) ’;
• Vertauschen Sie die Randelemente in der mittleren Ebene auf einer Seite: (Uu) 2 (Rr) 2 F2 u2 F2 (Rr) 2 (Uu) 2;
• Setzen Sie diese Elemente an ihrer Stelle ein, dh drehen Sie Folgendes um: e R F ’U R’ F e ’;
• Platzieren Sie das Rippenelement der mittleren Schicht: (Rr) 2 B2 U2 (Ll) U2 (Rr) ’U2 (Rr) U2 F2 (Rr) F2 (Ll)’ B2 (Rr) 2;
• Elemente in der seitlichen Ebene auf einer Seite tauschen: (Ll) ’U2 (Ll)’ U2 F2 (Ll) ’F2 (Rr) U2 (Rr)’ U2 (Ll) 2;
• Drehe gleichzeitig drei Rippen um: F ’L’ F U ’oder U F’ L.

Die letzte Aufgabe besteht darin, die Ecken nach dem Prinzip eines klassischen Würfels anzuordnen.

Der schnellste Weg. Jessica Friedrich Methode

Wer es bereits gelernt hat, das Rätsel in 1 - 2 Minuten zu lösen, also den Zauberwürfel wirklich schnell zusammenzusetzen, kommt zu einem grundlegend neuen Verständnis des Problems. Eine mechanische Beschleunigung in einem bestimmten Stadium wird unmöglich. Spezielle Algorithmen und Techniken sind erforderlich, um die Suchzeit für Lösungen zu verkürzen.

Das Schichten der klassischen Version, um den Prozess zu beschleunigen, besteht aus vier Aufgaben:

• anfängliches Kreuz auf einem Hut;
• gleichzeitiger Zusammenbau der ersten und zweiten Schicht;
• letzter Hut;
• Gürtel der dritten Schicht.

Die Schwierigkeit besteht darin, dass Sie lernen und 119 Formeln berücksichtigen müssen, die von der Autorin der Methode, Jessica Friedrich, zusammengestellt wurden. Die Gruppen von Algorithmen F2L, OLL, PLL für jede Stufe beschreiben alle möglichen Kombinationen der Anordnung von Elementen, Windungen und Permutationen, die zum Arbeiten mit Kantenwinkelpaaren erforderlich sind.

Mit dieser Methode können Sie das Rätsel in weniger als 20 Sekunden lösen.

Wie man einen Zauberwürfel mit geschlossenen Augen sammelt

Spezielle Techniken wurden entwickelt, um diese Aufgabe zu erleichtern. Unter den Speedcubern ist die alte Pochmann-Methode sehr beliebt.

Die Montage erfolgt nicht in Schichten, sondern in Gruppen von Elementen: zuerst alle Kanten, dann die Ecken.

Rib RU - Puffer. Mit Hilfe spezieller Algorithmen wird der Würfel, der diese Position einnimmt, an seinen Platz verschoben. Das Element, das es in der RU-Position ersetzt hat, wird erneut verschoben usw., bis alle Kanten vorhanden sind. Machen Sie dasselbe mit Ecken. Ein Merkmal von Blindassemblierungsalgorithmen besteht darin, dass Sie ein Element verschieben können, ohne den Rest zu mischen.

Bei der Blindmontage wird der Würfel nicht umgedreht, um nicht zu verwechseln.

Bevor Sie mit der Montage fortfahren, wird der Würfel „erinnert“. Erstellt geistig eine Kette, entlang der sich die Elemente bewegen. Jedem Aufkleber ist ein eigener Buchstabe des Alphabets zugeordnet. Für Kanten und für Ecken ist der Speedcuber ein separates Alphabet. Der gemischte Zauberwürfel wird als Folge von Buchstaben in Erinnerung behalten. Der obere Aufkleber auf dem Pufferwürfel ist der erste Buchstabe, der Aufkleber, der seinen rechtmäßigen Platz einnimmt, ist der zweite usw. Der Einfachheit halber bestehen Wörter aus einer Folge von Buchstaben und Sätze aus Wörtern.

Wem gehört der Rekord für die schnellste Rubik's Cube Assembly?

Der Australier Felix Zemdegs hat den Weltrekord für das Zusammensetzen des klassischen Rubik's Cube im Jahr 2018 zweimal aktualisiert. Zu Beginn des Jahres wurde die beste Zeit für 4,6 Sekunden aufgezeichnet, im Mai wurde das Rätsel in 4, 22 Sekunden gelöst.

Der 22-jährige Athlet besitzt mehrere aktuelle Rekorde von 2015 bis 2017:

• 4x4x4 - 19,36 Sekunden;
• 5 x 5 x 5 - 38,52 Sekunden;
• 6 x 6 x 6 - 1: 20,03 Minuten;
• 7x7x7 - 2: 06,73 Minuten;
• Megaminx - 34,60 Sekunden;
• mit einer Hand - 6,88 Sekunden.

Der im Guinness-Buch der Rekorde aufgezeichnete Roboterrekord beträgt 0,637 Sekunden. Es gibt bereits ein Modell, mit dem ein Würfel in 0,38 Sekunden zusammengesetzt werden kann. Die Entwickler sind die Amerikaner Ben Katz und Jared Di Carlo.