Algoritmo de cubo 3x3 de Rubik para iniciantes. Padrões no Cubo de Rubik 3x3

2024 Autor: Sierra Becker | [email protected]. Última modificação: 2024-02-26 06:13

Em 1975, o escultor Erne Rubik patenteou sua invenção chamada "Cubo Mágico". Por mais de 40 anos, todos os direitos do quebra-cabeça pertenceram à empresa de um amigo próximo do inventor - Tom Kroener - chamado Seven Towns Ltd. A firma inglesa controla a produção e venda do cubo em todo o mundo. Na Hungria, Alemanha, Portugal e China, o quebra-cabeça manteve seu nome original, em outros países o brinquedo é chamado de Cubo de Rubik.

Variações de quebra-cabeça

O Cubo de Rubik clássico tem 3 por 3 quadrados. Com o tempo, eles criaram um grande número de formas e tamanhos de brinquedos. Ninguém pode surpreender ninguém com um quebra-cabeça na forma de uma pirâmide ou um cubo de 17x17. No entanto, a humanidade nunca descansa sobre os louros.

Obviamente, não há esquema de montagem para iniciantes neste cubo. O processo de montagem e solução do quebra-cabeça pode levar anos. Recentemente, o interesse pelo cubo vem crescendo não apenas na Ásia e na Europa, mas tambémonde o brinquedo não era muito popular, por exemplo, nos EUA. Um dos fãs do Cubo de Rubik filmou a montagem do quebra-cabeça 17 por 17. A duração total do vídeo é de 7,5 horas, as filmagens foram realizadas durante a semana.

Crescente demanda cria oferta. Às vezes os modelos à venda são incríveis e nem sempre fica claro como eles ficarão quando montados. Cada país tem sua variedade favorita de brinquedos.

O que é speedcubing?

Os fãs do jogo organizam competições reais na velocidade de resolução do cubo. À venda, existem quebra-cabeças especiais de " alta velocidade". O mecanismo de rotação desses cubos de Rubik é de altíssima qualidade, e as viradas de faces e linhas podem ser feitas com o movimento de um dedo.

World Cube Association (WCA) é uma organização sem fins lucrativos que apoia o movimento speedcubing. A WCA organiza regularmente competições em todo o mundo. Quase todos os países têm representantes da organização. Qualquer pessoa pode se tornar participante de um evento de speedcubing, basta se cadastrar no site e atender ao padrão de montagem. A disciplina mais popular em tais competições é a montagem de velocidade do Cubo de Rubik 3x3. O padrão para participação é de 3 minutos, mas mesmo que uma pessoa não consiga resolver o problema no tempo previsto, ela ainda poderá participar do evento. Você pode se inscrever em qualquer disciplina, mas precisa vir com seu próprio quebra-cabeça.

O recorde de resolução de um Cubo de Rubik 3x3 pertence ao Sub1, um robô criado pelo engenheiro Albert Beer. A máquina é capaz de resolver o quebra-cabeça para açõessegundos, enquanto leva 4,7 segundos para um humano (uma conquista de Mats Valk em 2016). Como você pode ver, os participantes do movimento speedcubing têm alguém para admirar.

Quais algoritmos existem para resolver um cubo mágico 3x3?

Há muitas maneiras de resolver o famoso quebra-cabeça. Variantes dos esquemas de montagem do cubo de Rubik 3x3 foram desenvolvidas para iniciantes e avançados com esquemas complicados: 4x4, 6x6 e até 17x17.

A variante de quebra-cabeça 3x3 é considerada um clássico favorito pela maioria dos fãs. Portanto, há muito mais instruções sobre como resolver um cubo mágico 3x3 do que qualquer outro.

Como deve ser o quebra-cabeça?

É possível montar um brinquedo de acordo com o esquema apenas a partir de uma posição pré-preparada. Se os padrões nas faces do cubo estiverem localizados incorretamente, não será possível resolvê-lo usando o algoritmo de montagem do cubo de Rubik 3x3 para iniciantes. Existe um conjunto de tais posições para diferentes soluções.

A figura mostra uma "cruz branca" ou simplesmente "cruz" - o ponto de partida da maneira mais fácil de resolver um cubo mágico 3x3. Recomenda-se desmontar e dobrar o brinquedo corretamente.

Designações do esquema e formas de girar o cubo

Antes de começar a desmontar as fórmulas do Cubo de Rubik 3x3, você deve aprender a notação usada no speedcubing. Todos os movimentos do quebra-cabeça são indicados por letras maiúsculas. A ausência de um apóstrofo acima do símbolo significa que a rotação é no sentido horário se o símboloé, então gire na direção oposta.

As primeiras letras das palavras em inglês (ou russo) que denotam movimentos são geralmente aceitas:

• front - F ou Ф - rotação do lado frontal;
• back - B ou T - rotação traseira;
• esquerda - L ou L - rotação da linha esquerda;
• direita - R ou R - rotação da linha à direita;
• up - U ou B - rotação da linha superior;
• down -D ou H - rotação da linha inferior.

Além disso, os ponteiros podem ser usados para alterar a posição do cubo no espaço - movimentos de interceptação. Aqui, também, tudo é simples, desde o curso escolar de geometria, todos conhecem os eixos coordenados X, Y e Z. O movimento de X significa que o cubo deve ser girado pela face F até o lugar da face U, quando deslocando Y - F, deve ocorrer L, e ao girar Z - F move-se para R.

O seguinte grupo de símbolos raramente é usado, é usado ao desenhar padrões de padrões:

• M - curva da linha do meio, entre direita (R/R) e esquerda (L/L);
• S - virada da fileira do meio, entre a frente (F/F) e a traseira (B/T);
• E - vire a linha do meio, entre o topo (U/B) e o fundo (D/H).

Por que coletar padrões nas faces do cubo?

Em reuniões de speedcubing, eles competem não apenas na resolução de quebra-cabeças, mas também na capacidade de fazer vários padrões em um cubo mágico 3x3. Eles fazem isso para coletar rápida e facilmente o cubo na posição desejada.

Há um grande número de esquemas para montar uma variedade de padrões: "pontos", "xadrez", "pontos com xadrez","ziguezague", "pedreiro", "cubo em cubo em cubo" e muitos outros. Apenas para o quebra-cabeça clássico existem mais de 46. Os mestres do speedcubing consideram vergonhoso desmontar o brinquedo. Além disso, fazer padrões em um cubo mágico 3x3 é uma ótima maneira de praticar e melhorar suas habilidades.

A imagem mostra variações de diferentes padrões de quebra-cabeça. Abaixo estão mais algumas fórmulas para montar os padrões mais interessantes a partir da posição da cruz:

• xadrez - M²E²S^2;
• ziguezague - (PLFT)3;
• quatro z - (PLFT)³B²N^2;
• Plummer's cross - TF²N'P²FNT'FN'VF'N'L² FN^2B';
• cubo em um cubo em um cubo - V'L²F²N'L'NV^2PV'P'V2^P2^PF'L'VP'.

O algoritmo do cubo de Rubik 3x3 para iniciantes

Embora existam muitas maneiras de resolver o quebra-cabeça, esquemas simples e claros para iniciantes não são tão fáceis de encontrar. A cada etapa de montagem concluída, as fórmulas do cubo 3x3 do Rubik se tornam mais difíceis. É necessário não apenas alterar o padrão corretamente, mas também salvar o que foi feito antes. Abaixo está uma das opções de como resolver facilmente um Cubo de Rubik 3x3.

Convencionalmente, todo o processo pode ser dividido nas seguintes etapas:

1. Montagem da cruz no topo do cubo.
2. Composição correta de toda a face superior.
3. Trabalhando nas camadas do meio.
4. Montagem correta das nervuras da última linha.
5. Montagem cruzadaborda inferior.
6. Orientação correta dos cantos da última face do cubo.

Resolução de Quebra-cabeças - Trabalho Preparatório

O primeiro passo é o mais fácil. Os iniciantes podem experimentar e praticar a criação de padrões de cubos de acordo com as instruções fornecidas, mas esse processo levará muito tempo.

Você precisa selecionar a face superior e a cor que será coletada primeiro. O algoritmo de montagem do cubo de Rubik 3x3 para iniciantes foi desenvolvido a partir da posição "cruz". Não é difícil fazê-lo, você precisa selecionar a cor central, encontrar 4 elementos de borda do mesmo tom e levantá-los para a face selecionada. A seta colorida na imagem indica a parte desejada. As opções para a localização do elemento desejado podem ser diferentes, dependendo disso, são descritas 2 sequências de ações A e B. A dificuldade está em continuar a cruz ao longo dos lados do cubo. Você pode dar uma olhada na forma final do palco na imagem postada acima.

Solução do quebra-cabeça - trabalhe na linha do meio

Nesta fase do cubo de Rubik 3x3 para iniciantes, você precisa encontrar e montar os elementos de canto da face superior. O resultado final deve ser a solução completa para a cruz e a linha superior do quebra-cabeça.

A imagem mostra três padrões de facetas possíveis. Escolhendo um dos métodos A, B ou C, você precisa coletar todos os 4 cantos do cubo. lembrandoalgoritmos de rotação e praticando-os, são adquiridas habilidades e domínio da montagem de quebra-cabeças. Não faz sentido considerar fórmulas e imaginar o processo, é muito mais fácil pegar um cubo e experimentar todos os métodos na prática.

O terceiro passo parece simples, mas é apenas uma aparência. Para resolvê-lo, descrevem-se duas situações de padrões e, para isso, compilam-se duas fórmulas de rotação. Ao aplicá-los, vale lembrar de preservar os resultados alcançados anteriormente. Os mestres mantêm constantemente na memória as últimas 3-4 rotações, para que, em caso de falha, retorne o cubo ao seu estado original.

Para resolver o quebra-cabeça, você precisa girá-lo ao longo do eixo de coordenadas em busca dos elementos necessários e trabalhar com eles. Tais movimentos raramente são exibidos em fórmulas, apenas em casos especiais. Recomenda-se começar a montar as faces de aresta dos elementos das linhas inferiores, após essas rotações todos os cubos necessários descerão da linha do meio para a linha inferior.

Resolvendo o quebra-cabeça - fazendo a segunda cruz

No quarto estágio, o brinquedo é virado de cabeça para baixo. Resolver a última face é a parte mais difícil do algoritmo do cubo de Rubik 3x3 para iniciantes. As fórmulas de rotação são longas e complexas, e sua execução exigirá cuidados especiais. O objetivo da ação é colocar os elementos de nervura em seus lugares para desenhar ainda mais a cruz. A orientação das porções de nervuras pode estar incorreta. Fórmula do movimento do cuboexiste apenas um e deve ser aplicado até que o objetivo da etapa seja alcançado.

Rotações do quinto estágio visam girar os elementos para o lado direito. Sua peculiaridade está no fato de que a mesma fórmula de rotação é usada para todos os três padrões na figura, a única diferença está na orientação do próprio cubo.

As fórmulas para os movimentos da 5ª etapa são as seguintes:

• (PS_N)⁴ V (PS_N) ^{4 B' – opção “A”;}
• (PS_N)⁴ B' (PS_N) ^{4 C - opção "B";}
• (PS_N)⁴ B² (PS_N)⁴ B^{2 – Opção B.}

С_{Н é a rotação da linha do meio no sentido horário, e o expoente acima do colchete é o número de repetições de ações entre colchetes.}

Resolução de quebra-cabeças - Últimas rodadas

Na sexta etapa, assim como na quarta, os cubos necessários são colocados em seus lugares, independentemente de sua orientação. O quebra-cabeça deve ser girado para que o elemento que já está no lugar certo fique localizado no canto esquerdo, na parte superior do cubo. As opções propostas para resolver a fórmula se espelham. É necessário repetir as rotações até que o resultado desejado seja alcançado.

A sétima etapa é a mais solene e a mais difícil. Ao girar o cubo, as violações em linhas já montadas são inevitáveis. Precisariaconcentre-se completamente nos movimentos, caso contrário, o resultado da montagem pode ser irremediavelmente arruinado. Como na quinta etapa, há apenas uma sequência de movimentos, mas ela é repetida 4 vezes. Primeiro, as rotações são realizadas para orientar o elemento e, em seguida, as rotações inversas são realizadas para restaurar as linhas quebradas.

Não se deve esquecer de registrar os movimentos usando os caracteres do alfabeto inglês. As fórmulas para os movimentos das faces e linhas do cubo desta etapa são as seguintes:

• (RF'R'F)² U (RF'R'F)^{2 – opção "a";}
• (RF'R'F)² U' (RF'R'F)^{2– opção "b";}
• (RF'R'F)² U² (RF'R'F)^{2– opção "in".}

B - rotação da face superior em 90 graus, B' - rotação da mesma face no sentido anti-horário e B2 - dupla rotação.

A complexidade da etapa está na correta avaliação da localização dos elementos e na escolha da opção de rotação necessária. Pode ser difícil para iniciantes identificar imediatamente o padrão corretamente e combiná-lo com a fórmula correta.

Cubo de Rubik e filhos

Quebra-cabeça complicado é interessante não apenas para adultos, mas também para crianças. Os adolescentes tornaram-se os detentores do recorde mundial para resolver o Cubo de Rubik. Em 2015, Colin Burns, que tinha apenas 15 anos na época, montou o brinquedo em 5,2 segundos.

Um brinquedo simples e divertido que continua a intrigar a geração mais jovem por mais de 5 décadas. O hobby das crianças muitas vezes se transforma em uma profissão. Existem métodos matemáticos para avaliar a solução dos problemas do cubo de Rubik. Este ramo da matemática é usado paraelaboração e escrita de algoritmos de solução para computadores automatizados. Robôs que realmente procuram maneiras de resolver o cubo, e não seguem um algoritmo pré-dirigido de movimentos, resolvem o quebra-cabeça em 3 segundos, por exemplo, CubeStormer 3.