"Мы вращаем кубик, а кубик скручивает нас" - так сказал изобретатель этой головоломки Эрнё Рубик. Этот кубик скручивает наши мозги своим нежеланием собираться за считанные секунды. Мы достаем его, где это можно и "не можно" ... Мы злимся, нервничаем, досадливо прокручиваем его раз, другой...

Широко распространенная ныне механическая головоломка "Кубик-рубик" называлась сначала "волшебным" или "магическим кубиком", а в Китае его и сейчас называют "венгерским кубиком".

Кубик Рубика был изобретен и запатентован в 70-х годах 20 века венгерским скульптором, профессором архитектуры и изобретателем Эрнё Рубиком, который приобрел всемирную известность благодаря своим игрушкам-головоломкам.

Эрно Рубик преподавал промышленный дизайн и архитектуру, увлекался трёхмерным предметным моделированием. Пытаясь объяснить студентам основные понятия, придумал наглядное пособие, которое вначале выглядело несколько иначе. Идея и воплощения претерпевали изменения, а в результате мир получил оригинальную игру "кубик–рубик"

Похожие головоломки, кстати, были известны еще до появления кубика Рубика. В 1958 году похожее по замыслу изобретение запатентовал Вильям Густафсон, а в начале 70-х - свои изобретения предъявили англичанин Фрэнк Фок и американец Лари Николс.
Эрнё Рубик смог запатентовать свое изобретение лишь в начале 1975 года, а его авторские права были подтверждены в 1977 году.

Игра в кубик Рубика захватила всех от мала до велика.
Подсчитано, что по всему миру было продано около 350 млн кубиков Рубика, и если их поставить в ряд, то они протянутся почти от Северного до Южного полюса Земли.

Традиционный кубик-рубик (3х3х3, т.е. с длиной стороны квадрата в 3 маленьких кубика) состоит из 26 маленьких кубиков, которые могут вращаться вокруг невидимых снаружи осей. Каждый из девяти квадратов на каждой стороне кубика окрашен в один из шести цветов, как правило расположенных парами друг напротив друга: белый-жёлтый, синий-зелёный, красный-оранжевый. Повороты сторон кубика позволяют менять местами цветные квадраты.

А в чем суть игры?
Изначально цветовые квадратики "перепутаны". Необходимо, поворачивая стороны куба, привести его в такое состояние, когда каждая грань состоит из квадратов одного цвета. Это и означает "собрать кубик Рубика".
Но совсем не обязательно складывать одноцветные грани, можно заниматься выстраиванием на них геометрических узоров: "крестов", "окошек" и др..

Сборка кубика Рубика - задача не из самых легких!
Подсчитано, что число возможных цветовых комбинаций внешних сторон кубика Рубика составляет 43 252 003 274 489 856 000.
Для простой игрушки кубик Рубика слишком сложен.
В 80-х годах прошлого века этот кубик называли даже "Гордиевым узлом".
К сожалению, большинство владельцев игрушки так никогда и не смогло самостоятельно сложить кубик.

Английский профессор Д. Сингмайстер считает, что человек, не знающий правил сборки кубика, но умеющий логически мыслить, может собрать кубик Рубика за две недели, если, конечно, не будет прохлаждаться.
А вот программисты с помощью специальной компьютерной программы доказали, что из любой начальной конфигурации кубик можно собрать за 25 ходов.

В 1981 году была издана книга 12-летнего П. Боссерта "You can do The Cube" о правилах сборки кубика-рубика, ставшая бестселлером. Было распродано более полутора миллионов экземпляров на разных языках. А в 1990 году в России вышла книга, описывающая алгоритм сборки сколько угодно слойного кубика-рубика.

В годы повального увлечения кубиком Бубика эта забава стала частой причиной психических расстройств. Невозможность справиться с решением этой головоломки приводила к неврозам и приступам агрессии.
Известен случай, когда дрессированным обезьянам дали эти кубики и показали, что с ними надо делать. Через какое-то время обезъяны, в отчаянии от невозможности повторить показанное, стали проявлять раздражение. В результате одна из обезьян запустила этим кубиком в стену, другая попыталась его съесть, а третья просто разломала его.
Теперь понятно, почему некоторые фирмы продавали кубик Рубика в комплекте с молотком. После бесплодных попыток собрать кубик Рубика некоторым неуравновешенным игрокам хотелось "рвать и метать...", "рвать и метать..."

Устройство кубика-рубика
Кубик Рубика состоит из 26 маленьких кубиков и креста, скрытого внутри него.
Основа куба - крест, к тонким осям которого прикреплены на винтах 6 центральных кубиков.
26 кубиков назвать кубиками можно лишь условно, все они имеют разные выемки и шипы.
Шесть центральных кубиков находятся в центре граней большого куба. Они окрашены только с одной стороны, с которой видны. Все центральные кубики связаны между собой тремя осями, и каждая пара противоположных центральных кубиков может вращаться только вокруг одной своей оси.
Восемь маленьких угловых кубиков находятся на углах большого куба и окрашены с трех сторон. Остальные двенадцать маленьких «бортовых» кубиков расположены на середине ребер большого куба, их тоже достаточно окрасить только с двух видимых сторон.

С внутренних сторон центральные, средние и угловые кубики имеют различные вырезы.

Центральные кубики крепятся на внутреннем кресте. Пружинка, одетая на тонкий конец креста, позволяет оттягивать при повороте поворачиваемый слой кубиков.

Так выглядит внутренняя сторона грани куба, снятой с креста.

Вид кубика, с которого сняты одна грань и один средний кубик.

Расположение маленьких кубиков основаны на строгом порядке. Как ни верти, угловые кубики всегда останутся угловыми, бортовые - бортовыми, а центральные - центральными. Это иногда называют «основной теоремой кубологии».
Центральные кубики вообще невозможно сдвинуть с места, поэтому они определяют исходный цвет соответствующей грани. Если на данной стороне центральный кубик красный, значит, это будущая красная грань. Именно она будет красной, когда вы правидьно составите кубик.

А знаете как просто, оказывается, разбирается кубик Рубика?
Надо отклеить цветную наклейку с какого-нибудь центрального кубика и, подцепив чем-нибудь острым находящуюся под ней плоскую крышечку, снять её. Отвинчиваем гаечку, вынимаем пружинку, снимаем центральный кубик с креста, а дальше уже просто...

Помимо классического трехслойного кубика (3х3х3) выпускаются упрощенные варианты с длиной стороны в 2 маленьких кубика, а также более сложные (4х4х4) и (5х5х5).
Интересно, что куб со стороной 4х4 часто называют мастер-кубом или «местью Рубика».
Инженерам-конструкторам долгое время не удавалось создать шестислойный вариант. Эту задачу смог решить советский изобретатель Борис Бочаров. Не зная об изобретении Бочарова, своим методом решил и выпустил первые шестислойные в 2005 году грек Панайотис Вердес.

В 1972 году немец Уве Мефферт придумал похожую по смыслу игрушку - тетраэдр. в России такая игрушка была известна под именем "молдавская пирамидка" и была изобретена независимо от Мефферта в 1981 году инженером А.А.Ордынцем из Кишинева.

Встречаются и такие модификации кубика-рубика. Идея та же, исполнение - в виде шара. Головоломка по принципу действия аналогичная кубику Рубика. При сборке необходимо выставить одноцветные сектора. Это осуществляется врашением 3-х поясов, при этом угловые треугольники закреплены неподвижно.

Двойной мезон Кубика Рубика 2х2х2 - головоломка-гибрид изготовлена из двух кубиков Рубика. Головоломка считается собранной, когда каждая грань будет иметь свой цвет.

Змейка - ещё одна головоломка Рубика, сделана из 24 одинаковых равнобедренных треугольных призм, соедененных между собой с помощью шарниров. Треугольники можно вращать между собой таким образом, что в зависимости от Вашей фантазии фигурки будут напоминать каких-либо животных или другие фигуры.

Судокубик - это гибрид Кубика Рубика и игры судоку. На гранях нарисованы цифры, и нужно сложить кубик так, чтобы суммы чисел на них были равны.

Иногда можно встретить кубики с изображениями на гранях. Тогда сборка такого кубика очень похожа на детскую игру с кубиками "Собери картинку". Только вот не все взрослые могут ее собрать!

Ежегодно в Будапеште проводится чемпионат Мира по сборке кубика-рубика Национальные и международные соревнования проводятся по специальным правилам. Для определения времени сборки каждый участник должен собрать кубик 5 раз. Самый лучший и самый худший результат отбрасывается, а из оставшихся вычисляется среднее арифметическое. Это и есть засчитываемое время сборки. Время измеряется с точностью до сотых долей секунды по специальным таймерам.
Нынешний рекорд скоростной сборки кубика был установлен на соревнованиях 2008 года голландцем Эриком Аккерсдейком: 7.08 секунд.

Недавно знаменитый профессор Эрно Рубик создал новую головоломку - шар Рубика(иначе сфера Рубика или Рубик 360 ). Он работал над ним три года.

Головоломка представляет собой три прозрачные сферы, вращающиеся на осях и находящиеся одна в другой. Внутри центральной сферы перекатываются 6 цветных шариков. Цель игры состоит в том, чтобы через отверстия в сферах довести каждый шар до гнезда с соответствующим цветом, расположенного на внешней сфере.И хотя задача кажется простой, добиться её решения очень трудно, даже если у вас ловкие руки и большая сообразительность. В игру вступает гравитация!

После изобретения знаменитого кубика Эрнё Рубик стал богатейшим человеком Венгрии и занялся изобретением других объёмных головоломок, а также придумал настольную игру "Бесконечность"

В начале 80-х Эрнё Рубик стал редактором журнала игр и головоломок, в 1983 году основал собственную студию Rubik Studio , которая занималась разработкой головоломок. В 1987 году получил звание профессора. В 1990 основал венгерскую техническую академию и был её президентом до. В 1988 году основал международный фонд Рубика для поддержки талантливых изобретателей.

В Венгрии в 2002 году была выпущена памятная монета квадратной формы. На монете проставлен год - 1975 (в этом году был получен патент на кубик Рубика) и изображен знаменитый кубик.

В настоящее время Эрнё Рубик участвует в разработке видеоигр и возглавляет студию Рубика. Принят в члены самого престижного в мире Нидерландского общества головоломщиков под номером 0.

В 1975 году скульптор Эрне Рубик запатентовал свое изобретение под названием "Магический куб". Уже более 40 лет все права на головоломку принадлежат компании близкого друга изобретателя - Тома Кренера - под названием Seven Towns Ltd. Английская фирма контролирует производство и продажу кубика по всему миру. В Венгрии, Германии, Португалии и сохранила свое первоначальное название, в других странах игрушку называют кубиком Рубика.

Разновидности головоломки

Классический кубик Рубика имеет размеры 3 на 3 квадрата. Со временем придумали огромное количество форм и размеров для игрушки. Никого уже не удивить головоломкой в виде пирамиды или размером кубика 17х17. Однако человечество никогда не останавливается на достигнутом.

Очевидно, что не существует схемы сборки для начинающих этого кубика. Процесс сборки и решения головоломки может занять годы. В последнее время интерес к кубику растет не только в Азии и Европе, но и там, где игрушка была не очень популярна, например, в США. Один из поклонников кубика Рубика снял на видео сборку головоломки 17 на 17. Общая длина ролика 7,5 часов, съемки проводились в течение недели.

Растущий спрос рождает предложение. Иногда продаваемые модели невероятны и не всегда понятно, как же они будут выглядеть в собранном виде. В каждой стране есть свои любимые разновидности игрушки.

Что такое спидкубинг?

Поклонники игры устраивают настоящие соревнования по скорости сборки кубика. В продаже имеются специальные "скоростные" головоломки. Механизм вращения таких кубиков Рубика очень качественный, а повороты граней и рядов можно совершать движением одного пальца.

World Cube Association (WCA) - это некоммерческая организация, поддерживающая движение спидкубинга. WCA регулярно устраивает соревнования по всему миру. Практически во всех странах есть представители организации. Стать участником мероприятия по спидкубингу может любой, нужно лишь зарегистрироваться на сайте и уложиться в норматив по сборке. Самая популярная дисциплина на таких соревнованиях - это скоростная сборка кубика Рубика 3х3. Норматив для участия составляет 3 минуты, но даже если человек не сможет решить задачу за отведенное время, его все равно допустят до мероприятия. Записаться можно на любую дисциплину, но приходить нужно со своей головоломкой.

Рекорд сборки кубика Рубика 3х3 принадлежит роботу Sub1, созданному инженером Альбертом Биром. Машина способна решить головоломку за доли секунды, тогда как человеку потребуется на это 4,7 секунды (достижение Матса Валка 2016 года). Как видно, участникам движения спидкубинга есть на кого равняться.

Какие существуют алгоритмы сборки кубика Рубика 3х3?

Существует множество способов решить известную головоломку. Разработаны варианты схем сборки кубика Рубика 3х3 как для начинающих, так и для продвинутых людей с усложненными схемами: 4х4, 6х6 и даже 17х17.

Вариант головоломки 3х3 считается любимой классикой у большинства поклонников. Поэтому инструкций как собрать кубик Рубика 3х3 гораздо больше, чем каких - либо еще.

Как должна выглядеть головоломка?

Собрать игрушку по схеме можно лишь из заранее подготовленной позиции. Если узоры на гранях кубика расположены неправильно, то решить его через алгоритм сборки кубика рубика 3х3 для начинающих не получиться. Существует набор таких позиций для разных вариантов решения.

На рисунке изображен или просто "крест" - отправная точка самого простого способа собрать кубик Рубика 3х3. Рекомендуется разобрать и сложить игрушку правильно.

Обозначения схем и способы вращения кубика

Прежде, чем приступить к разборке формул кубика Рубика 3х3, стоит выучить обозначения используемые в спидкубинге. Все движения головоломки обозначаются заглавными буквами. Отсутствие апострофа над символом означает то, что вращение осуществляется по часовой стрелке, если знак есть, то вращать следует в обратном направлении.

Общепринятыми считаются первые буквы английских (или русских) слов обозначающих движения:

• front - F или Ф - вращение фронтальной стороны;
• back - B или Т - вращение задней стороны;
• left - L или Л - вращение левого ряда;
• right - R или П - вращение правого ряда;
• up - U или В - вращение верхнего ряда;
• down -D или Н - вращение нижнего ряда.

Также могут использоваться указатели для изменения положения кубика в пространства - движения перехвата. Здесь тоже все просто, из школьного курса геометрии всем известны оси координат X, Y и Z. Движение X означает, что кубик необходимо повернуть гранью F на место грани U, при сдвиге Y - F становиться на место L, а при вращении Z - F перемещается на R.

Следующая группа обозначений используется редко, ее применяют при составлении схем узоров:

• M - поворот среднего ряда, между правым (R/П) и левым (L/Л);
• S - поворот среднего ряда, между фронтальным (F/Ф) и тыльным (B/Т);
• E - поворот среднего ряда, между верхним (U/В) и нижним (D/Н).

Зачем собирают узоры на гранях кубика?

На встречах по спидкубингу соревнуются не только в решении головоломки, но и в умении составлять различные узоры на кубике Рубика 3х3. Делают это для того, чтобы быстро и просто собирать кубик в нужную позицию.

Существует огромное количество схем по сборке самых разных узоров: "точки", "шахматы", "точки с шахматами", "зигзаг", "мезон", "кубик в кубе в кубе" и многие другие. Только для классической головоломки их существует более 46. Мастера спидкубинга считают зазорным разбирать игрушку. Также составление узоров на кубике Рубика 3х3 - это прекрасный способ тренировки и улучшения навыков.

На рисунке изображены варианты различных узоров головоломки. Далее приведены еще несколько формул для сборки самых интересных рисунков из позиции крест:

• шахматы - M 2 E 2 S 2 ;
• зигзаг - (ПЛФТ) 3;
• четыре z - (ПЛФТ) 3 В 2 Н 2 ;
• крест Пламмера - ТФ 2 Н"П 2 ФНТ"ФН"ВФ"Н"Л 2 ФН 2 В";
• кубик в кубе в кубе - В"Л 2 Ф 2 Н"Л"НВ 2 ПВ"П"В 2 П 2 ПФ"Л"ВП".

Алгоритм сборки кубика Рубика 3х3 для начинающих

Хотя способов решения головоломки множество, простые и понятные схемы для новичков найти не так просто. С каждым пройденным этапом сборки, формулы кубика Рубика 3х3 становятся сложнее. Нужно не только правильно изменить узор, но и сохранить то, что сделано до этого. Ниже будет приведен один из вариантов, как легко собрать кубик Рубика 3х3.

Условно весь процесс можно разбить на следующие этапы:

1. Сборка креста в верхней грани кубика.
2. Правильное составление всей верхней грани.
3. Работа над средним слоев.
4. Правильная сборка ребер последнего ряда.
5. Сборка креста нижней грани.
6. Правильное ориентирование углов последней грани кубика.

Решение головоломки - подготовительная работа

Первый этап самый легкий. Новички могут попробовать свои силы и потренироваться в составлении узоров кубика по имеющимся инструкциям, но этот процесс займет много времени.

Нужно выбрать верхнюю грань и цвет, который будет собираться первым. Алгоритм сборки кубика Рубика 3х3 для начинающих разработан с позиции "крест". Сделать его несложно, необходимо выбрать центральный цвет, найти 4 реберных элемента того же оттенка и поднять их на выбранную грань. Цветная стрелочка на картинке указывает на искомую часть. Варианты расположения нужного элемента могут быть разными, в зависимости от этого описаны 2 последовательности действий А и Б. Трудность заключается в том, чтобы продолжить крест по боковым сторонам кубика. Более внимательно рассмотреть конечный вид этапа можно на изображении, размещенном выше.

Решение головоломки - работа над средним рядом

На этом этапе схемы сборки кубика Рубика 3х3 для начинающих необходимо найти и собрать угловые элементы верхней грани. В конечном результате должна быть полностью решена грань с крестом и верхний ряд головоломки.

На изображении приведены три случая возможного узора граней. Выбирая один из способов А, Б или В необходимо собрать все 4 угла кубика. Запоминая алгоритмы вращения и отрабатывая их, приобретаются навыки и мастерство сборки головоломки. Рассматривать формулы и представлять процесс - бессмысленно, гораздо проще взять кубик и попробовать все способы на практике.

Третий этап кажется простым, но это только видимость. Для его решения описаны две ситуации узоров и соответственно составлены две формулы вращения. Применяя их, стоит помнить о сохранении ранее достигнутых результатов. Мастера постоянно держат в памяти 3-4 последних вращений, чтобы в случае неудачи вернуть кубик к первоначальному состоянию.

Для решения головоломки ее нужно вращать по оси координат в поиске необходимых элементов и работы с ними. Такие движения редко отображаются в формулах, только в особых случаях. Рекомендуется начать сборку реберных граней с элементов нижних рядов, после таких вращений все нужные кубики спустятся из среднего в нижний ряд.

Решение головоломки - составление второго креста

На четвертом этапе игрушку переворачивают "вверх тормашками". Решение последней грани - самая сложная часть алгоритма сборки кубика Рубика 3х3 для начинающих. Формулы вращений длинные и сложные, их выполнение потребует особой внимательности. Цель действий - расположить реберные элементы на своих места для дальнейшего составления креста. Ориентация реберных частей может быть неправильной. Формула движений кубика всего одна и применять ее следует пока не будет достигнута цель этапа.

Вращения пятого этапа направлены на разворот элементов правильной стороной. Его особенность заключается в том, что применяется одна и та же формула вращения для всех трех узоров на рисунке, разница лишь в ориентации самого кубика.

Формулы для движений 5 этапа выглядят следующим образом:

• (ПС Н) 4 В (ПС Н) 4 В" - вариант «А»;
• (ПС Н) 4 В" (ПС Н) 4 В - вариант «Б»;
• (ПС Н) 4 В 2 (ПС Н) 4 В 2 - вариант «В».

С Н - это поворот среднего ряда по часовой стрелке, а показатель степени над скобочкой - количество повторений действий в скобках.

Решение головоломки - последние вращения

На шестом этапе, как и на четвертом, нужные кубики расставляются по своим местам, безотносительно их ориентации. Головоломку следует повернуть так, чтобы элемент, который уже на нужном месте, располагался в левом дальнем углу наверху кубика. Варианты, предложенные для решения формулы, зеркально отражают друг друга. Повторять вращения необходимо до достижения желаемого результата.

Седьмой этап самый торжественный и самый трудный. При вращениях кубика нарушения в уже собранных рядах неизбежны. Потребуется полностью сосредоточить внимание на движениях, иначе результат сборки может быть безвозвратно загублен. Как и в пятом этапе, последовательность движений всего одна, но повторяется по 4 раза. Сначала совершаются вращения для ориентации элемента, затем обратные - для восстановления нарушенных рядов.

Не следует забывать о записи движений при помощи знаков английского алфавита. Формулы движений граней и рядов кубика данного этапа выглядят следующим образом:

• (RF"R"F) 2 U (RF"R"F) 2 - вариант «а»;
• (RF"R"F) 2 U" (RF"R"F) 2 - вариант «б»;
• (RF"R"F) 2 U 2 (RF"R"F) 2 - вариант «в».

В - поворот верхней грани на 90 градусов, В" - поворот той же грани против часовой стрелки, а В 2 - двойной поворот.

Сложность этапа в правильной оценке расположения элементов и выборе необходимого варианта вращений. Новичкам бывает трудно сразу правильно определить узор и сопоставить его с правильной формулой.

Кубик Рубика и дети

Хитрая головоломка интересна не только взрослым, но и детям. Мировыми рекордсменами по сборке кубика Рубика становились подростки. В 2015 году Колин Бернс, которому на тот момент было только 15 лет, собрал игрушку за 5,2 секунды.

Простая, но увлекательная игрушка продолжает интересовать подрастающее поколение вот уже 5 десятилетие. Детское увлечение нередко перерастает в профессию. Существуют математические способы оценки решения задач кубика Рубика. Данный раздел математики используют при составлении и написании алгоритмов решения для автоматизированных вычислительных машин. Роботы, которые действительно ищут пути сборки кубика, а не выполняют заранее вбитый алгоритм движений, решают головоломку за 3 секунды, например, CubeStormer 3.

Дата: 2013-12-24 Редактор: Загуменный Владислав

Матема?тика ку?бика Ру?бика — совокупность математических методов для изучения свойств кубика Рубика с абстрактно-математической точки зрения. Изучает алгоритмы сборки кубика, оценки алгоритмов его сборки и др. Основана на теории графов, теории групп, теории вычислимости, комбинаторике.

Существует множество алгоритмов, предназначенных для перевода кубика Рубика из произвольной конфигурации в конечную конфигурацию (собранную, все грани одноцветны). В 2010 г. строго доказано, что для перевода кубика Рубика из произвольной конфигурации в собранную конфигурацию (часто этот процесс называют «сборкой» или «решением») достаточно не более чем 20 поворотов граней. Это число является диаметром графа Кэли группы кубика Рубика. Алгоритм, который решает головоломку за минимально возможное количество ходов, называют алгоритмом Бога.

Алгоритма Бога кубика Рубика

История поиска алгоритма Бога кубика Рубика началась не позже 1980 года, когда открылся список рассылки для любителей кубика Рубика. С тех пор математики, программисты и просто любители стремились найти алгоритм Бога — алгоритм, который бы позволил на практике решать кубик Рубика за минимальное число ходов. С этой проблемой была связана проблема определения числа Бога — числа ходов, всегда достаточного для сборки головоломки.

В июле 2010 года программист из Пало-Альто Томас Рокики, учитель математики из Дармштадта Герберт Коцемба, математик из Кентского университета Морли Дэвидсон и инженер компании Google Inc. Джон Детридж доказали, что каждая конфигурация кубика Рубика может быть решена не более чем в 20 ходов. При этом любой поворот грани считался одним ходом. Таким образом, число Бога в метрике FTM оказалось равно 20 ходам. Объём вычислений составил около 35 лет процессорного времени, пожертвованного компанией Google. Технические данные о производительности и количестве компьютеров не разглашаются; продолжительность вычислений составляла несколько недель.

Нижние оценки числа Бога

Достаточно легко показать, что существуют разрешимые конфигурации, которые не могут быть решены менее чем в 17 ходов в метрике FTM или 19 ходов в метрике QTM.

Эту оценку можно улучшить, принимая во внимание дополнительные тождества, например, коммутативность поворотов двух противоположных граней (L R = R L, L2 R = R L2 и т. д.) Подобный подход позволяет получить нижнюю оценку для числа Бога, равную 18f или 21q.

«Суперфлип» — первая обнаруженная конфигурация, находящаяся на расстоянии 20f* от начальной Эта оценка в течение многих лет оставалась наилучшей известной. Кроме того, она вытекает из неконструктивного доказательства, так как оно не указывает конкретный пример конфигурации, требующей для сборки 18f или 21q.

Одной из конфигураций, для которой не удавалось найти короткое решение, был так называемый «суперфлип» (англ.), или «12-флип». «Суперфлип» представляет собой конфигурацию, в которой все угловые и рёберные кубики находятся на своих местах, но каждый рёберный кубик ориентирован противоположно.

Вершина, отвечающая суперфлипу в графе кубика Рубика, является локальным максимумом: любой ход из этой конфигурации уменьшает расстояние до начальной конфигурации. Это дало основание предположить, что суперфлип находится на максимальном расстоянии от начальной конфигурации, то есть является глобальным максимумом.

В 1992 году Дик Т. Винтер нашёл решение суперфлипа в 20f. В 1995 году Майкл Рид доказал оптимальность этого решения, в результате чего нижняя оценка числа Бога стала равной 20 FTM. В том же году Майкл Рид обнаружил решение «суперфлипа» в 24q. Оптимальность этого решения была доказана Джерри Брайаном.

В 1998 году Майкл Рид нашёл конфигурацию, оптимальное решение которой составляло 26q*. По состоянию на июль 2013 года, это число является наилучшей известной нижней оценкой числа Бога в метрике QTM.

Верхние оценки числа Бога

Чтобы получить оценку сверху для числа Бога, достаточно указать любой алгоритм сборки головоломки, состоящий из конечного числа ходов.

Первые оценки сверху для числа Бога были основаны на «человеческих» алгоритмах, состоящих из нескольких этапов. Сложение оценок сверху для каждого из этапов позволяло получить итоговую оценку порядка нескольких десятков или сотен ходов.

Вероятно, впервые конкретная оценка сверху была указана Дэвидом Сингмастером в 1979 году. Его алгоритм сборки позволял решить кубик Рубика не более чем за 277 ходов. Позднее Сингмастер сообщил, что Элвин Берлекэмп, Джон Конвей и Ричард Гай. разработали алгоритм сборки, требующий не более 160 ходов. Вскоре после этого группа «Conway’s Cambridge Cubists», которая занималась составлением списка комбинаций для одной грани, нашла 94-ходовый алгоритм.

Как собрать Кубик Рубика

В двух словах: если запомнить 7 простых формул длиной не более 8 вращений каждая, то можно спокойно научиться собирать обычный кубик 3х3х3 за пару минут. Быстрее, чем за минуту-полторы, этим алгоритмом собрать кубик не получится, но две-три минуты – легко!

Введение

Как и у любого куба, у головоломки 8 углов, 12 рёбер и 6 граней: верхняя, нижняя, правая, левая, передняя и задняя. Обычно каждый из девяти квадратов на каждой грани Кубика окрашен в один из шести цветов, как правило, расположенных парами друг напротив друга: белый-жёлтый, синий-зелёный, красный-оранжевый, образуя 54 цветных квадрата. Иногда вместо сплошных цветов на грани Кубика наносят , тогда его становится ещё сложнее собрать.

В собранном («исходном») состоянии каждая грань состоит из квадратов одного цвета, либо все картинки на гранях правильно сложены. После нескольких поворотов Кубик «размешивается».

Собрать Кубик - это вернуть его из размешанного в исходное состояние. В этом, собственно, и заключается основной смысл головоломки. Многие энтузиасты находят удовольствие в сборке "пасьянсов" - узоров .

Азбука Кубика

Классический Кубик состоит из 27-ти частей (3х3х3=27):

6 одноцветных центральных элементов (6 «центров»)

12 двухцветных бортовых или рёберных элементов (12 «рёбер»)

8 трёхцветных угловых элементов (8 «углов»)

1 внутренний элемент - крестовина

Крестовина (или шар, в зависимости от конструкции) находится в центре Кубика. К ней крепятся центры и тем самым скрепляют остальные 20 элементов, не давая головоломке развалиться.

Вращаться элементы могут «слоями» - группами по 9 штук. Поворот внешнего слоя по часовой стрелке на 90° (если смотреть на этот слой) считаем «прямым» и будем обозначать большой буквой, а поворот против часовой стрелки - «обратным» прямому - и будем обозначать большой буквой с апострофом «"».

6 внешних слоёв: Верх, Низ, Право, Лево, Фронт (передний слой), Тыл (задний слой). Есть ещё три внутренних слоя. В этом алгоритме сборки мы их отдельно вращать не будем, будем использовать только вращения внешних слоёв. В мире спидкуберов принято делать обозначения латинскими буквами от слов Up, Down, Right, Left, Front, Back.

Обозначения поворотов:

по часовой стрелке (↷ )- В Н П Л Ф Т ⇔U D R L F B

против часовой стрелки (↶ ) - В" Н" П" Л" Ф" Т" ⇔U" D" R" L" F" B"

При сборке Кубика мы будем последовательно совершать повороты слоёв. Последовательность поворотов записывается слева направо друг за другом. Если какой-то поворот слоя нужно повторить два раза, то после него ставится значок степени « 2 ». Например, Ф 2 означает, что надо два раза повернуть фронт, т.е. Ф 2 = ФФ или Ф"Ф" (как удобнее). При латинской нотации вместо Ф 2 пишется F2. Формулы я буду писать в двух нотациях - кирилической и латинской , разделяя их вот таким знаком ⇔.

Для удобства чтения длинных последовательностей их разбивают на группы, которые отделяются от соседних групп точками. Если требуется какую-то последовательность поворотов повторить, то её заключают в круглые скобки и справа вверху закрывающей скобки пишут количество повторов. В латинской нотации вместо показателя степени используют коэффициент-множитель. В квадратных скобках я буду указывать номер такой последовательности или, как их обычно называют, «формулы».

Теперь, зная условный язык обозначений вращений слоёв Кубика, можно приступать непосредственно к процессу сборки.

Сборка

Существует много способов сборки Кубика. Есть такие, которые позволяют парой-тройкой формул собрать кубик, но за несколько часов. Другие - наоборот, при помощи запоминания пары сотен формул позволяют собрать кубик за десяток секунд.

Ниже я опишу наиболее простой (с моей точки зрения) способ, который нагляден, прост в понимании, требует запоминания всего семи простых «формул» и при этом позволяет собрать Кубик за пару минут. Когда мне было 7 лет, я освоил такой алгоритм за неделю и собирал кубик в среднем за 1,5-2 минуты, чем поражал своих друзей и одноклассников. Поэтому я и называю такой способ сборки «простейшим». Постараюсь объяснить всё «на пальцах», почти без картинок.

Собирать Кубик будем горизонтальными слоями, сначала первый слой, потом второй, затем третий. Процесс сборки разобьём на несколько этапов. Всего их будет пять и один дополнительный.

6/26 В самом начале кубик разобран (но центры всегда на местах).

Этапы сборки:

10/26 - крест первого слоя («верхний крест»)

14/26 - углы первого слоя

16/26 - второй слой

22/26 - крест третьего слоя («нижний крест»)

26/26 - углы третьего слоя

26/26 - (дополнительный этап) вращение центров

Для сборки классического Кубика понадобятся следующие «формулы» :

ФВ"ПВ ⇔FU"RU - поворот ребра верхнего креста

(П"Н" · ПН) 1-5 ⇔(R"D · RD)1-5 - «Z-коммутатор»

ВП · В"П" · В"Ф" · ВФ ⇔UR · U"R" · U"F" · UF - ребро 2 слоя вниз и вправо

В"Л" · ВЛ · ВФ · В"Ф" ⇔U"L" · UL · UF · U"F" - ребро 2 слоя вниз и влево

ФПВ · П"В"Ф" ⇔FRU · R"U"F" - поворот рёбер нижнего креста

ПВ · П"В · ПВ" 2 · П"В ⇔RU · R"U · RU"2 · R"U - перестановка рёбер нижнего креста («рыбка»)

В"П" · ВЛ · В"П · ВЛ" ⇔U"R" · UL · U"R · UL" - перестановка углов 3 слоя

Первые два этапа можно было бы и не описывать, т.к. собрать первый слой довольно легко «интуитивно». Но, тем не менее, постараюсь описать всё досконально и на пальцах.

1 этап - крест первого слоя («верхний крест»)

Цель данного этапа: правильное расположение 4-х верхних рёбер, составляющих вместе с верхним центром «крест».

Итак, Кубик полностью разобран. На самом деле не полностью. Отличительной особенностью классического Кубика является его конструкция. Внутри расположена крестовина (или шар), которая жёстко соединяет центры. Центр определяет цвет всей грани Кубика. Поэтому 6 центров всегда уже стоят на своих местах! Для начала выбираем верх. Обычно сборку начинают с белого верха и зелёного фронта. При нестандартной окраске выбирайте как удобнее. Держим Кубик так, чтобы верхний центр («верх») был белого цвета, а передний центр («фронт») - зелёного. Главное при сборке - это помнить, какого цвета у нас верх, а какого фронт, и при вращении слоёв случайно не повернуть весь Кубик и не сбиться.

Наша цель - найти ребро с цветами верха и фронта и установить его между ними. В самом начале ищем бело-зелёное ребро и ставим его между белым верхом и зелёным фронтом. Назовём искомый элемент «рабочим кубиком» или РК.

Итак, приступаем к сборке. Верх белый, фронт зелёный. Оглядываем Кубик со всех сторон, не отпуская его, не перебирая в руках и не вращая слоёв. Ищем РК. Он может располагаться в любом месте. Нашли. После этого, собственно, и начинается сам процесс сборки.

Если РК в первом (верхнем) слое, то двойным поворотом внешнего вертикального слоя, на котором он находится, «выгоняем» его вниз на третий слой. Аналогично поступаем, если РК находится во втором слое, только в этом случае выгоняем его вниз не двойным, а одинарным вращением.

Выгонять желательно так, чтобы РК оказался цветом верха вниз, тогда его будет проще установить на место. Выгоняя РК вниз, нужно помнить об уже стоящих на месте рёбрах, и если какое-то ребро было затронуто, то надо не забыть вернуть его потом на место обратным вращением.

После того, как РК оказался на третьем слое, вращаем низ и «подгоняем» РК под центр фронта. Если РК уже на третьем слое, то просто ставим его перед собой снизу, вращая нижний слой. После этого поворотом Ф 2 ⇔F2 ставим РК на место.

После того как РК оказался на месте, может быть два варианта: либо он правильно повёрнут, либо нет. Если он повёрнут правильно, то всё ОК. Если повёрнут неправильно, то переворачиваем его формулой ФВ"ПВ ⇔FU"RU . Если РК «выгонять» правильно, т.е. цветом верха вниз, то эту формулу применять практически не придётся.

Переходим к установке следующего ребра. Не меняя верха, меняем фронт, т.е. поворачиваем Кубик к себе новой стороной. И вновь повторяем наш алгоритм до тех пор, пока все оставшиеся рёбра первого слоя не окажутся на месте, образуя на верхней грани белый крест.

В процессе сборки может оказаться так, что РК уже стоит на месте или его можно поставить на место (не разрушая уже собранного) не выгоняя сначала вниз, а «сразу». Ну и хорошо! Крест в таком случае соберётся быстрее!

Итак, уже 10 элементов из 26 стоят на месте: 6 центров на месте всегда и 4 ребра мы только что поставили.

2 этап - углы первого слоя

Цель второго этапа - собрать весь верхний слой, установив дополнительно к уже собранному кресту четыре угла. В случае креста мы искали нужное ребро и ставили его спереди вверху. Теперь же наш РК - это не ребро, а угол, и ставить мы его будем спереди вверху справа. Для этого будем поступать так же, как на первом этапе: сначала найдём его, затем «выгоним» его на нижний слой, затем поставим спереди внизу справа, т.е. под нужным нам местом, а после этого загоним наверх.

Есть одна прекрасная и простая формула. (П"Н" · ПН) ⇔(R"D" · RD) . У неё даже есть «умное» название - . Её надо запомнить.

Ищем элемент, с которым будем работать (РК). В правый верхний ближний угол должен встать угол, имеющий такие же цвета, как и центры верха, фронта и права. Находим его. Если РК уже на месте и правильно повёрнут, то поворотом всего Кубика меняем фронт, и ищем новый РК.

Если РК находится в третьем слое, то вращаем низ и подгоняем РК под нужное нам место, т.е. спереди внизу справа.

Крутим Z-коммутатор! Если угол не встал на место, либо встал, но неправильно повёрнут, то крутим Z коммутатор ещё раз, и так до тех пор, пока РК не окажется вверху на месте и правильно повёрнутый. Иногда нужно крутить Z-коммутатор до 5-ти раз.

Если же РК находится в верхнем слое и не на месте, то выгоняем его оттуда любым другим при помощи того же Z-коммутатора. ТО есть сначала поворачиваем Кубик так, чтобы верх оставлася белым, а РК, который надо выгнать, находился справа вверху перед нами и крутим Z-коммутатор. После того как РК «выгнан», вновь поворачиваем к себе Кубик нужным фронтом, вращаем низ, ставим уже выгнанный РК под нужным нам местом и Z-коммутатором загоняем его наверх. Крутим Z-коммутатор, пока кубик не ориентируется как надо.

Применяем этот алгоритм для оставшихся углов. В результате получим полностью собранный первый слой Кубика! 14 из 26 кубиков стоят на месте!

Некоторое время полюбуемся на эту красоту и перевернём Кубик так, чтобы собранный слой оказался внизу. Зачем это надо? Нам скоро будет нужно приступать к сборке второго и третьего слоёв, а первый слой уже собран и мешается сверху, закрывая собой все интересующие нас слои. Поэтому и перевернём их вверх, чтобы лучше видеть всё оставшееся и несобранное безобразие. Верх и низ поменялись местами, право и лево тоже, а вот фронт с тылом остались те же. Верх теперь жёлтый. Приступаем к сборке второго слоя.

Хочу предупредить, с каждым шагом Кубик приобретает более собранный вид, но когда крутишь формулы, то уже собранные стороны размешиваются. Главное - не паниковать! По окончании формулы (или последовательности формул) Кубик снова соберётся. Если, конечно, соблюдать главное правило - в процессе вращения нельзя крутить весь Кубик, чтобы случайно не сбиться. Только отдельные слои, как написано в формуле.

3 этап - второй слой

Итак, первый слой собран, и он внизу. Нам нужно поставить 4 ребра 2-го слоя. Они сейчас могут находиться как на втором, так и на третьем (теперь уже верхнем) слое.

Выбираем на верхнем слое любое ребро без цвета верхней грани (без жёлтого). Теперь оно будет нашим РК. Вращая верх, подгоняем РК так, чтобы он совпал по цвету с каким-нибудь боковым центром. Поворачиваем Кубик так, чтобы этот центр стал фронтом.

Теперь есть два варианта: наш рабочий кубик нужно переместить вниз на второй слой либо налево, либо направо.

Для этого есть две формулы:

вниз и вправо ВП · В"П" · В"Ф" · ВФ ⇔UR · U"R" · U"F" · UF

вниз и влево В"Л" · ВЛ · ВФ · В"Ф" ⇔U"L" · UL · UF · U"F"

Если вдруг РК уже оказался во втором слое не на своём месте, либо на своём, но неправильно повёрнутый, то «выгоняем» его любым другим, используя одну из этих формул, а затем снова применяем этот алгоритм.

Будьте внимательны. Формулы длинные, ошибаться нельзя, иначе Кубик «разберётся» и придётся начинать сборку заново. Ничего страшного, даже чемпионы иногда сбиваются при сборке.

Итого в результате после этого этапа имеем два собранных слоя - 19 из 26 кубиков стоят на местах!

(Если хочется немного оптимизировать сборку первых двух слоёв, можно использовать вот .)

4 этап - крест третьего слоя («нижний крест»)

Цель этого этапа - собрать крест последнего несобранного слоя. Хотя несобранный слой сейчас наверху, крест называют «нижним», потому что в исходном состоянии этот слой находился внизу.

Вначале мы будем разворачивать рёбра так, чтобы они все стали обращены вверх цветом, совпадающим с цветом верха. Если они уже все повёрнуты вверх так, что вверху получился одноцветный плоский крест, переходим к перемещению рёбер. Если же кубики повёрнуты неправильно, будем их переворачивать. Может быть несколько случаев ориентации рёбер:

А) все неправильно повёрнуты

Б) два соседних неправильно повёрнуты

В) два противоположных неправильно повёрнуты

(Других вариантов быть не может! т.е. не может быть так, чтобы осталось перевернуть только одно ребро. Если два слоя кубика собраны, а на третьем осталось перевернуть нечётное число рёбер, то можно дальше не париться, а .)

Запоминаем новую формулу: ФПВ · П"В"Ф" ⇔FRU · R"U"F"

В случае А) крутим формулу и получаем случай Б).

В случае Б) поворачиваем Кубик так, чтобы два правильно повёрнутых ребра были слева и сзади, крутим формулу и получаем случай В).

В случае В) поворачиваем Кубик так, чтобы правильно повёрнутые ребра стояли справа и слева, и, опять же, крутим формулу .

В результате получаем «плоский» крест из правильно ориентированных, но стоящих не на своих местах рёбер. Теперь нужно из плоского креста сделать правильный объёмный, т.е. переместить рёбра.

Запоминаем новую формулу: ПВ · П"В · ПВ" 2 · П"В ⇔RU · R"U · RU"2 · R"U («рыбка»).

Крутим верхний слой так, чтобы хотя бы два ребра встали на свои места (цвета их боковушек совпали с центрами боковых граней). Если все встали на свои места, то крест собран, переходим к следующему этапу. Если не все на месте, то может быть два случая: либо два соседних на месте, либо два противоположных на месте. Если на месте противоположные, то крутим формулу и получаем на месте соседние. Если на месте соседние, то поворачиваем Кубик так, чтобы они были справа и сзади. Крутим формулу . После этого рёбра, которые были не на месте, поменяются местами. Крест собран!

NB: небольшое замечание насчёт «рыбки». В этой формуле используется вращение В" 2 ⇔U"2 , то есть верх вращаем против часовой стрелки два раза. В принципе, для Кубика Рубика В" 2 ⇔U"2 = В 2 ⇔U2 , но лучше запомнить именно В" 2 ⇔U"2 , потому что эта формула может пригодиться для сборки, например, мегаминкса. А вот в мегаминксе В" 2 ⇔U"2 ≠ В 2 ⇔U2 , так как один поворот там не на 90°, а на 72°, и В" 2 ⇔U"2 = В 3 ⇔U3 .

5 этап - углы третьего слоя

Осталось установить на места, а потом правильно повернуть четыре угла.

Запоминаем формулу: В"П" · ВЛ · В"П · ВЛ" ⇔U"R" · UL · U"R · UL" .

Смотрим на углы. Если они все на месте и осталось только их правильно повернуть, то смотрим следующий абзац. Если ни один угол не стоит на месте, тогда крутим формулу , при этом один из углов точно встанет на место. Ищем угол, который стоит на месте. Поворачиваем Кубик так, чтобы этот угол стоял сзади справа. Крутим формулу . Если при этом кубики не встали на свои места, то крутим формулу ещё раз. После этого все углы должны стоять на своих местах, осталось их правильно повернуть, и Кубик будет почти собран!

На этом этапе остаётся либо три кубика повернуть по часовой, либо три против часовой, либо один по часовой и один против часовой, либо два по часовой и два против часовой. Других вариантов быть не может! Т.е. не может быть так, чтобы осталось перевернуть только один угловой кубик. Или два, но оба по часовой стрелке. Или два по часовой, а один против. Правильные комбинации: (- - -), (+ + +), (+ -), (+ - + -), (+ + - -) . Если два слоя собраны правильно, на третьем слое собран правильный крест и получилась неправильная комбинация, то опять же можно дальше не париться, а идти за отвёрткой (читайте ). Если же всё верно, читаем дальше.

Вспоминаем наш Z-коммутатор (П"Н" · ПН) ⇔R"D" · RD . Поворачиваем Кубик так, чтобы неправильно ориентированный угол был спереди справа. Крутим Z-коммутатор (до 5-ти раз), пока угол не повернётся правильно. Далее, не меняя фронта, вращаем верхний слой так, чтобы спереди справа оказался очередной «неправильный» угол, и вновь вращаем Z-коммутатор. И так поступаем, пока не развернутся все углы. После этого повернём верхний слой так, чтобы цвета его граней совпали с уже собранными первым и вторым слоями. Всё! Если у нас был обычный шестицветный кубик, то он уже собран! Осталось повернуть Кубик исходным верхом (который сейчас снизу) вверх, чтобы получить исходное состояние.

Всё. Кубик собран!

Надеюсь, что это руководство Вам пригодится!

6 этап - Вращение центров

Почему кубик не собирается?!

Многие задают вопрос: «Я делаю всё, как написано в алгоритме, а кубик всё равно не собирается. Почему?» Обычно засада поджидает на последнем слое. Два слоя собираются легко, а вот третий - ну никак. Всё размешивается, начинаешь заново собирать, снова два слоя, и снова при сборке третьего всё размешивается. Почему так может быть?

Есть две причины - очевидная и не очень:

Очевидная . Вы не точно следуете алгоритмам. Достаточно сделать один поворот не в ту сторону или пропустить какой-то поворот, чтобы размешался весь Кубик. На начальных этапах (при сборке первого и второго слоёв) неправильный поворот не очень фатален, но при сборке третьего слоя малейшая ошибка приводит к полному размешиванию всех собранных слоёв. Но если точно следовать вышеописанному алгоритму сборки, то всё должно собраться. Формулы все проверены временем, ошибок в них нет.

Не очень очевидная . И скорее всего дело именно в этом. Китайские производители делают Кубики разного качества - от профессиональных чемпионских кубиков для скоростной сборки до разваливающихся в руках при первых же вращениях. Что обычно делают люди, если Кубик развалился? Да вставляют обратно вывалившиеся кубики, и не парятся о том, как они были ориентированы и на каком месте стояли. А так делать нельзя! Вернее, можно, но вот вероятность после этого собрать Кубик Рубика будет крайне мала.

Если Кубик развалился (или как говорят спидкуберы, «помпанул»), и его неправильно собрали, то при сборке третьего слоя скорее всего возникнут проблемы . Как решить эту проблему? Снова его развалить и собрать правильно!

На кубике с собранными двумя слоями нужно аккуратно плоской отвёрткой или ножом поддеть крышечку центрального кубика третьего слоя, снять её, маленькой крестовой отверткой открутить шуруп, не потерять при этом пружинку, надетую на шурупе. Аккуратно вытащить угловые и бортовые кубики третьего слоя и вставить их правильно цвет к цвету. В конце вставить и прикрутить открученный ранее центральный кубик (сильно не затягивайте). Покрутите третий слой. Если он крутится туго, ослабьте шуруп, если слишком легко - подтяните. Нужно, чтобы все грани крутились с одинаковым усилием. После этого закройте крышечкой центральный кубик. Всё.

Можно не откручивая, повернуть любую грань на 45°, поддеть пальцем, ножом или плоской отвёрткой один из бортовых кубиков и вытащить его. Только делать это надо аккуратно, потому что можно сломать крестовину. Затем по-очереди вытащить нужные кубики и вставить их обратно на свои места уже правильно ориентированными. После того, как всё будет собрано цвет к цвету, надо будет так же вставить (защёлкнуть) бортовой кубик, который в начале и вытаскивали (или какой-нибудь другой, но бортовой, т.к. угловой вставить точно не получится).

После этого Кубик можно перемешивать и спокойно собирать вышеприведённым алгоритмом. И вот теперь уж он точно соберётся! Без таких «варварских» процедур с ножом и отвёрткой, к сожалению, не обойтись, так как если после разваливания Кубик неправильно сложили, собрать его вращениями никак не получится.

PS: если не получается собрать даже два слоя, то вначале нужно убедиться, что хотя бы центры стоят на правильных местах. Возможно, кто-то крышечки центров переставил. В стандартной раскраске должно быть 6 цветов, белый напротив жёлтого, синий напротив зелёного, красный напротив оранжевого. Обычно верх белый, низ жёлтый, фронт оранжевый, тыл красный, справа зелёный, слева синий. Но абсолютно точно взаимное расположение цветов определяют по угловым кубикам. Например, можно найти угловой бело-сине-красный и увидеть, что цвета в нём расположены по часовой стрелке. Значит, если сверху белый, то справа должен быть синий, а спереди красный.

PPS: если же кто-то пошутил, и не просто переставил элементы кубика, а переклеил наклейки, то собрать Кубик вообще нереально, сколько его не разваливай. Никакая отвёртка тут уже не поможет. Надо вычислять, какие наклейки были переклеены, а затем переклеивать их на свои места.

А можно ещё проще?

Ну куда уж проще-то? Это один из самых простых алгоритмов. Главное - его понять. Если вы хотите взять первый раз в руки Кубик Рубика и сразу за пару минут научиться его собирать, то лучше отложите его в сторону и займитесь каким-нибудь менее интеллектуальным делом. Любое обучение, в том числе и простейшему алгоритму, требует времени и практики, а также мозгов и усидчивости. Как я говорил выше, этот алгоритм я освоил сам за неделю, когда мне было 7 лет, и я сидел на больничном с больным горлом.

Кому-то этот алгоритм может показаться сложным, потому что в нём много формул. Можете попробовать воспользоваться каким-нибудь другим алгоритмом. Например, можно собрать Кубик, реально используя одну единственную формулу, например тот же Z-коммутатор. Только собирать этим способом придётся долго-долго. Можно взять другую формулу, например, Ф·ПВ"П"В"·ПВП"Ф"· ПВП"В"·П"ФПФ", которая меняет местами попарно 2 бортовых и 2 угловых кубика. И используя простые подготовительные вращения, постепенно собирать кубик, установив на места сначала все бортовые кубики, а затем угловые.

Алгоритмов - огромная куча, но к каждому из них нужно подходить с должным вниманием, и каждый требует достаточно времени на освоение.

Киселева Анастасия

Руководитель проекта:

Малышева Татьяна Павловна

Учреждение:

МБОУ "СОШ №3" г. Конаково, Тверская обл.

Я выбрала исследовательскую работу по математике о Кубик Рубике потому, что считаю кубик Рубика не просто игрушкой, а серьёзным испытанием для мыслительных способностей и проявлением упорства тех, кто его собирает. Кубик Рубика - это игрушка для ума, увлекательная головоломка.

В своей исследовательской работе (проекте) по математике "Кубик Рубика - детская игрушка или сложнейший математический тренажер" я постараюсь изучить кубик Рубика, понять его устройство и научиться собирать эту увлекательную головоломку.

Введение
1. Теоретические изложения
1.1. История создания.
1.2. Алгоритм сборки.
1.3. Разновидности.
1.4. Кубик Рубика сейчас.
Заключение
Список использованной литературы
Приложение

Введение

Я выбрала эту тему потому, что считаю кубик Рубика не просто игрушкой, а серьёзным испытанием для мыслительных способностей и проявлением упорства тех, кто его собирает.

Существует множество модификаций этой игрушки. Было бы здорово постигнуть все его тайны.

Цель проекта: изучить кубик Рубика, понять его устройство.

Задача: научиться собирать головоломку самостоятельно.

1. Теоретические изложения

1.1. История создания.

Эрне Рубик - венгерский преподаватель промышленного дизайна и архитектуры. Изобретая наглядное пособие по трехмерному предметному моделированию для студентов, получил игрушку.

Рубик пробовал различные материалы - дерево, картон, бумага, наносил на грани цифры и символы, но все-таки отдал предпочтения окрасу сторон в различные цвета.

Существует легенда, что конструкцию механизма ему подсказала галька, он поместил на место центрального кубика крестовину, вокруг которой свободно вращались, не рассыпаясь, остальные кубики.

Головоломка была готова к 1974 и прошла успешное испытание на студентах и друзьях изобретателя, а запатентована более чем через год самим изобретателем.

Массовое изготовление началось в конце 1977 года, когда одна из венгерских фирм выпустила под Рождество пробную партию новых головоломок. Игрушка не выходила за пределы страны. К счастью головоломка случайно попалась на глаза предпринимателю Тибору Лакзи, приехавшему на Родину по делам. Он увлекался математикой и взялся за ее коммерческую раскрутку.

Тибор Лакзи: ”Когда я впервые увидел Эрно Рубика и предложил ему немного денег, это было похоже на милостыню. Рубик был ужасно одет и курил дешевые сигареты. Но я уже знал, что передо мной стоит гений. Мы продадим миллионы головоломок, - сказал я ему. ”

Игрушка попала на Нюрнбергскую ярмарку игрушек, где заинтересовала английского изобретателя игр Тома Кремера.

До 1979 года Лакзи и Кремер пытались заинтересовать кубиком крупных производителей игрушек, но те опасались из-за ее сложности в изготовлении и сборке (у самого изобретателя на сборку головоломки ушел месяц, изначально он не был уверен, что сможет найти способ ее решения).

Первые кубики были тяжелы и небезопасны в использовании, их отказывались экспортировать на запад. В 1980 году появилась более легкая и безопасная версия, тогда же кубик сменил имя с магического куба на кубик Рубика. Игрушка прижилась, только в Венгрии, Португалии и Германии головоломку по-прежнему называют магический куб, а китайцы, отвергнувшие оба варианта названия, называют его венгерский куб.

Наконец, в сентябре 1979 года, после пятидневных переговоров, игрушкой удалось заинтересовать компанию Ideal Toy Corporation, крупного производителя игрушек, был подписан контракт на поставку в Америку 1 млн. кубиков.

Американец Лари Николс запатентовал свой магнитный куб (головоломку, сходную с КР) в одно время с Рубиком. Однако его игрушка не прижилась и была отвергнута производителями игр. А еще год спустя японцу Теруточи Ичиге удалось запатентовать в Японии точную копию венгерского кубика. Но мир покорил не кубик Николса или Теруточи, а именно кубик Рубика.

В 1980 году состоялся международный дебют кубика, он успешно побывал на игрушечных ярмарках Лондона, Парижа, Нью-Йорка, Нюрнберга, даже в Голливуде, где его представляла венгерская кинозвезда Габор.

Кубик выиграл престижную награду BATR Toy of the Year в 1980, а затем и в 1981. В Англии прошла церемония представления кубика принцу Чарльзу и леди Диане, в честь свадьбы которых был выпущен специальный тираж. В 1982 статья о кубике Рубика появилась в Оксфордском словаре.

За два дебютных года по всему миру было продано более 100 млн. фирменных кубиков. И еще в полтора раза больше подделок, к их производству подключились Тайвань, Коста-Рика, Бразилия, Гонконг.

Из-за цветной пластмассовой игрушки мир охватила массовая истеря: в 1981 году Патрик Боссер, 12-летний английский школьник опубликовал книгу You Can Do The Cube со своей технологией решения КР. Она была продана в количестве около полутора миллионов экземпляров в семнадцати переизданиях и возглавила список бестселлеров года!

В последние годы интерес к Кубику несколько угас. Стремительное развитие компьютерных игр ощутимо пошатнуло всю индустрию настольных игр и головоломок.

Сам Эрно Рубик практически отошел от дел, продав в 1985 году свое имя американской фирме Тома Кремера Seven towns, Ltd .

1.3. Разновидности.

Карманный куб (2x2)

Кубик Рубика (3x3)

Реванш Рубика (4x4)

Профессорский куб (5х5)

Триамид Рубика
Головоломка в виде объемного треугольника (состоит из 10 ромбовидных фигур, соединенных между собой посредством четырех кристаллов).

Венгерские кольца.
Прототип головоломки изобрел в конце XIX века Уильям Черчилль, свои варианты представили также Эрно Рубик (кольца пересекаются под углом) и Эндре Пап (плоский вариант). В нашей стране головоломка носила название "Волшебные кольца". Она состоит из двух соединяющихся в форме восьмерки колец, заполненных разноцветными (2-4 цвета) шариками. Шарики свободно перемещаются в кольцах. В задачу играющего входило составить непрерывные последовательности из шаров каждого цвета.
Аналогичная головоломка, выпускавшаяся в Германии, называлась Magic 8 (Волшебная Восьмерка).

Змейка Рубика.
Головоломке можно придать различную форму, так как она состоит из 24 призм, последовательно соединенных между собой шарнирами.

Детища Рубика (другие головоломки, созданные Рубиком).

Неправильный кубик Рубика.
Головоломку кубической формы, сегменты которой выполнены в виде разнообразных трапеций, можно собирать в объемные многоцветные фигуры самых причудливых форм.

Кукуруза или Светофор.
Запатентовал Эндре Пап в 1982 году, имеет циллиндрическую форму, состоит из рядов дисков (обычно от 4 до 7) с пропилами, образующими вертикальные пазы, в которых размещены цветные шарики. Диски свободно поворачиваются относительно друг друга, одного шарика не хватает, что дает возможность менять местами остальные. Цель игры - расставить шарики так, чтобы они образовывали вертикальные ряды единого цвета.

Существует два варианта головоломки - с шариками шести различных цветов и с шариками, которые помимо шести основных цветов, различаются еще и по оттенку. Второй вариант головоломки сложнее, так как необходимо выстроить вертикальные ряды по возрастанию интенсивности оттенка.

Кубы других размеров.

Мезон.
Тройной мезон (представляет собой несколько обычных КР, соединенных вместе определенным образом).

Каре (по способу соединения и количеству соединяемых кубиков различают: двойной мезон, тройной мезон, сиамский кубик, квартет, T-мезон, Q-мезон и т. д.).
Для решения необходимо привести все доступные грани к своему цвету).

Эксклюзивные кубы.

Кубик сома.
Предшественник КР, изобретенный шведским ученым и писателем Питом Хейном по легенде - во время лекции по квантовой механике. Головоломка состоит из 7 отдельных частей, из которых необходимо сложить куб 3х3х3. Всего существует 240 различных способов ее решения.

Кубы, созданные на основе настольных игр.

1.4. Кубик Рубика в наше время.

Национальный научный фонд США выделил Северо-Западному Университету грант в размере 200 тыс. долларов на исследование кубика Рубика. Основная доля этих средств пойдет на приобретение систем хранения информации общей емкостью 20 Тбайт. Исследователи собираются записать максимально возможное количество различных состояний кубика Рубика.

Методы, выработанные в ходе решения комбинаторных задач, в дальнейшем найдут применение в ряде областей (в бизнесе они помогут оптимально размещать товары на полках супермаркетов).

Джорж Хелм – один из самых увлеченных головоломкой людей (фото сверху);
Сам кубик периодически выставляется то в одном, то в другом музее мира, но своего музея пока не имеет, если не считать таковыми фотографий частных коллекций в том же интернете. Может быть, в будущем у головоломки появится собственный полноценный музей.

Заключение

Я узнала об истории создания и устройстве Кубика Рубика, а также о его разновидностях и других головоломках, похожих и непохожих на него, освоила сборку.

Я выполнила поставленную перед собой задачу и советую каждому не останавливаться перед трудностями, а искать решение, ведь это не так уж и сложно!

Приложение

На сегодняшний день существует огромное количество разновидностей и модификаций Кубик Рубика.