Как собрать кубик рубика 3х3

Схема сборки кубика Рубика 3х3 для детей, пошаговая инструкция для начинающих (простейший способ)

Для понимания формул, которые используют для сборки куба, необходимо познакомиться с языком вращений. Эти особые обозначения движений граней куба, с помощью каковых записывается тот или иной алгоритм по сборке помогут вам достичь высот в сборке кубика.

Так же существуют и обозначения изменений положения куба в пространстве, их называют перехватами.

Изначально стоит собрать правильный крест. Выбирайте любой цвет центра и приступайте к сборке.

Ставьте центр наверх, в нашем случае он белого цвета. Находим 4 ребра этого же цвета, выбираем любое из них и ставим первым. Ежели ребро находится в среднем слое, то движениями L’ или R ставим их к белому слою. Ниже приведены разные ситуации и их решение.

Таким образом, у вас получится крест. Чаще всего на данном этапе он не получится правильным, поэтому нужно местами поменять ребра. Крутите верхний слой, пока 2 ребра не совпадут по цвету с центрами. На данном этапе вы можете оказаться в одной из двух ситуаций (показано на картинке).

Теперь нужно сложить первый слой. Для этого найдите белый уголок (у вас это будет уголок того цвета, который вы выбрали еще на первом этапе), найдите место на нижнем слое, где он должен быть, поставьте уголок на свое место. На картинке ниже рассмотрено три стандартные ситуации, каковые у вас могут возникнуть. Выполнив алгоритм с картинки, вы сможете поставить угол на свое место.

Далее последует сборка второго слоя. Начинается она с поиска 4-х ребер и постановкой их между центрами среднего слоя.

Находим 4 ребра (за исключением желтого). На верхнем слое выбираете то, которое хотите поставить первым, после чего крутите верхнюю грань, пока цвет центра не совпадет с наклейкой данного ребра. Далее вы получите одну из ситуаций.

Собираем желтый крест

Обратите внимание, что иногда при проведении манипуляций выше, желтый крест может получиться сам по себе. Если этого не произошло, найдите свою ситуацию и алгоритм ее решения на картинке ниже

Далее собираем всю желтую сторону. После сбора желтого креста может появиться одна из 7 описанных ниже ситуаций. Найдите свою, и произведите перевороты за указанным алгоритмом.

Собираем углы верхнего слоя. Выберете любой из углов и движениями U,U2 и U’ поставьте его на место так, чтобы оба угла совпали по цвету с нижними слоями. Возьмите кубик белым цветом к себе и проделайте один из указанных алгоритмов.

На этом этапе могут возникнуть некоторые трудности:

• угол встал на свое место вместе еще с одним углом. Крутите верхнюю грань куба, чтобы он встал как на указанном алгоритме выше;
• угол встал на свое место вместе еще с одним углом по диагонали. Выход точно такой же, как и выше.

Осталось только поставить ребра на свои места. Рассмотрите на картинке, какая ситуация у вас произошла и следуя алгоритму соберите ребра.

Вуаля! Кубик собран.

Как собрать кубик 3х3, схема с картинками для начинающих

И так. Приступим к простому варианту сборки кубика размером 3х3х3. Он состоит из семи этапов. Но сперва о некоторых понятиях и обозначениях, которые встречаются на схемах.

Ф, Т, П, Л, В, Н – обозначения сторон кубика: фасад, тыл, правая, левая, верх, низ. При этом какая из сторон фасад, тыл и т.д. зависит от вас и от схемы, на которой нанесены эти обозначения.

Обозначения Ф’, Т’, П’, Л’, В’, Н’ говорят о повороте граней на 90° против часовой стрелки.

Обозначения Ф₂, П₂ и т. д. говорят о двойном повороте грани: Ф₂ = ФФ, что значит два раза повернуть фасадную грань.

Обозначение С – поворот среднего слоя. При этом: С_П — со стороны правой грани, С_Н — со стороны нижней, С’Л — со стороны левой, против часовой стрелки и т. д.

Например, такая запись (Ф’ П’) Н₂ (ПФ) означает, что необходимо вначале повернуть фасадную грань против часовой стрелки на 90°, потом так же правую грань. Далее, нижнюю грань повернуть дважды – это на 180°. Потом повернуть правую грань на 90° по часовой стрелке, и так же повернуть фасадную грань на 90° по часовой стрелке.

На схемах это обозначается так:

Итак, начнем этапы сборки.

На первом этапе необходимо будет собрать крест первого слоя.

Нужный кубик опускаем вниз, поворачивая соответствующую боковую грань (П, Т, Л) и выводим его на фасадную грань поворотом Н, Н’ или Н₂. Заканчиваем все обратным поворотом той же боковой грани

На схеме это выглядит так:

На втором этапе расставляем угловые кубики первого слоя

Здесь нам необходимо найти необходимый угловой кубик, который имеет цвета граней Ф, В, Л. Способом аналогичным для первого этапа, выводим его в левый угол выбранной фасадной грани.

На схеме точками показано то место, на которое необходимо поставить нужный кубик. Для остальных трех угловых кубиков повторяем ту же операцию.

В результате получим следующий рисунок:

На третьем этапе будем собирать второй слой.

Находим нужный кубик и первоначально выводим его вниз на фасадную грань. Если он располагается внизу, то делаем это поворачивая нижнюю грань до совпадения с цветом фасада.

Если же он расположен в среднем поясе, тогда опускаем его вниз, используя формулу а) или б). Далее, совмещаем по цвету с цветом фасадной грани и вновь проделать а) или б). В результате у нас будет собрано уже два слоя.

Переходим к четвертому этапу. Здесь мы соберем третий слой и крест.

Что нужно сделать здесь. Перемещаем бортовые кубики одной грани, которые не нарушают уже собранного порядка в слоях. Далее, выбираем другую грань и повторяем процесс.

Таким образом, мы поставим на место все четыре кубика. В результате все находится на своих местах, но два, или даже все четыре могут быть ориентированы неправильно.

Прежде всего надо увидеть, какие кубики, сидящие на своих местах неправильно ориентированы. Если ни одного или один, тогда поворачиваем верхнюю грань так, чтобы находящиеся на соседних гранях кубики встали на свои места.

Здесь применим такие повороты фв+пв, пв+тв, тв+лв, лв+фв. Далее, ориентируем кубик как на рисунке и уже применяем написанную там же формулу.

Переходим к пятому этапу. Здесь мы разворачиваем боковые кубики третьего слоя.

Кубик, который будем разворачивать должен располагаться на правой грани. На рисунке он помечен стрелками. Точками там же, помечены все возможные случаи, когда кубики могут быть ориентированы неправильно (рисунки а, б и в).

Рисунок а). Здесь надо будет произвести поворот В’, чтобы вывести второй кубик на правую грань. Далее, закончить поворотом В, который вернёт верхнюю грань в исходное положение.

Рисунок б). Здесь делаем как и в случае а), только поворачиваем В₂ и завершаем так же В₂

Рисунок в). поворот В выполняем три раза после переворота каждого кубика, после чего заканчиваем также поворотом В.

Приступаем к шестому этапу, расстанавливаем угловые кубики третьего слоя.

Здесь должно быть просто. Углы последней грани ставим по следующей схеме:

Вначале прямой поворот, которым переставляем три угловых кубика по часовой стрелке. Затем обратный, которым переставляем три кубика уже против часовой стрелки.

Ну и, наконец, последний этап, в ходе которого ориентируем угловые кубики.

На этом этапе многократно повторяется последовательность поворотов ПФ’П’Ф.

На приведенном рисунке так же показаны четыре варианта, когда кубики могут быть неправильно ориентированы. Они помечены точками.

Рисунок а) делаем вначале поворот В и заканчиваем поворотом В’,

Рисунок б) здесь и начинаем с В₂, и заканчиваем им.

Рисунок в) поворот В надо выполнить после того, как развернем каждый кубик правильно, а затем делаем поворот В2,

Рисунок г) совершаем сперва поворот В, который также выполняется после того, как правильно ориентируем каждый кубик. Заканчиваем тоже поворотом В.

В результате всё собрано

Этап №1 – расположение уголков пирамидки (pyraminx)

Наконец-то, мы дошли до самой сборки нашей пирамидки. Самым первым этапом мы выставим правильно уголки. Их необходимо выставить радиаторами на одной грани одного цвета. Это самый простой этап сборки пирамидки.

На рисунке показаны уголки пирамидки и радиаторы, с которыми мы и будем соединять их.

Берем пирамидку любой гранью к себе и поворачиваем верхний уголок, совмещая с цветом радиатора.

На втором рисунке показано, как в итоге должен быть повернут верхний уголок.

Такие же действия надо провернуть со всеми уголками пирамидки, в итоге у нас будут правильно стоять все уголки и совмещены со своими радиаторами. Итоговый результат показан на рисунке.

Если у вас все получилось, то скорее переходим к следующему этапу.

Как собрать головоломку пирамидку?

Кубик Рубика: описание и устройство

Прежде чем приступить к сборке кубика, необходимо понять, с каких он состоит элементов. Как и все гениальные вещи, кубик прост. Самый популярный среди простых обывателей кубик 3х3, состоящий из 12 ребер, 6 центров и 8 углов. Внутри куба находится крестовина, благодаря ей и двигаются грани куба. Крестовина не подвижна и не принимает участие в сборке.

Каждый центр куба окрашен в определенный цвет, он и указывает, какого цвета будет сторона в собранном состоянии. Центры куба не подвижны и они не изменяют свое положение в процессе сборки всех элементов.
Ребра всегда окрашены в 2 цвета. Это цельный элемент и его нельзя разбить при вращении граней.
Углы кубика окрашены в три цвета, которые так же не разделяются при вращении.

Так устроены все кубики размерам 3х3 и не важно, скоростной он или купленный на рынке в ближайшей палатке

Почему кубик Рубика стал таким популярным?

Секрет популярности прост: кубик Рубика является детской игрушкой только на первый взгляд. На деле это серьезная математическая задача по комбинаторике, воплощенная в форме.

Что такое кубик Рубика известно всем. Что такое собрать его? Это означает привести его в исходное состояние, когда каждая грань заполнена одним цветом. Для этого необходимо менять местами раскрашенные квадраты до полного успеха.

Каждый отдельный случай — одно из 43 252 003 274 489 856 000 состояний кубика Рубика. Ещё раз, округленно: 43,318, или чуть больше 43 квинтиллионов различных вариантов. Каждый может участвовать в конкретном решении.

По этой причине у кубика нет однозначного решения: оно требует слишком объемных расчетов, и подчиняется только комбинаторике как подразделу математической статистики. Впрочем, вероятность той или иной конфигурации можно оценить.

Поскольку элементы повторяемы, и для сбора головоломки достаточно собрать по цвету все грани, возможно создать алгоритм, который приведет к правильному решению.

Огромное число возможных решений привело к тому, что все существующие алгоритмы срабатывают только для бОльшей части (80-98%) начальных состояний. Иногда их приходится комбинировать.

Тем не менее, существуют наиболее распространенные, простые и понятные без серьезных математических выкладок (хотя совсем без них не обойдется): именно они позволяют собирать затейливую головоломку чаще всего.

Этап №3 – собираем основание пирамидки

Держим перед собой ту грань, на которой в предыдущем шаге мы выставили радиаторы. Далее мы будем собирать основание нашей пирамидки.
Формула сборки основания (нижней грани) пирамидки

По картинке видно, что пирамидку надо расположить так, чтобы грань, которую сейчас будем собирать была внизу. Чтобы основание было полностью собрано, необходимо собрать ребра нижнего слоя. Для этого мы ищем такое ребро. В первую очередь ищем ребро такого же цвета как и нижняя грань. Если такое ребро мы находим, то нам надо развернуть пирамидку так, чтобы ребро цветом нижней грани было повернуто вправо или влево, но не на нас. Далее вращаем нижнюю грань до тех пор, пока она не совпадет с цветом выбранной нами грани.

Если вы все сделали правильно, то у вас должно получиться примерно следующее:

На изображении показано та ситуация, когда выбранное нами ребро находится справа

 А на этом рисунке выбранное нами ребро находится слева.

Теперь необходимо поставить это ребро на свое место. Необходимо большой угол поднять с противоположной стороны от ребра. Далее вращаем верхние 2 слоя в сторону нашего поднятого угла и ставим угол на свое место.

Ситуация, когда выбранное ребро СПРАВА

На изображении правое ребро показано стрелочкой

Формула перестановки левого ребра пирамидки

Если ребро расположено СЛЕВА

Данный алгоритм, повторяем для всех ребер цвета нижней стороны находящихся на втором этаже.

Данную формулу применяем для всех ребер выбранного цвета нижней грани, которые находятся наверху.

На изображении показано левое ребро пирамидки

Если нижняя грань еще не собрана до конца, а нужные ребра расположены в первом ряду, то в этом случае на место нужного нам ребра ставим любое другое ребро. Ну а теперь когда ребро поднято наверх, мы уже знаем что с ним делать.

Из чего состоит кубик Рубика. Важно знать, прежде чем собирать

Внутри кубика Рубика прячется крестовидный каркас, на котором закреплены подвижные и статичные элементы головоломки.

• Центры — 6 шт. Один цвет, всегда остаются на своем месте.
• Ребра — 12 шт. Крайние элементы с двумя цветами.
• Углы — 8 шт. Угловые элементы с тремя цветами.
• Грань — совокупность 9 элементов, которые можно вращать одновременно.

Для записи алгоритмов используют упрощенные наименования базовых элементов, которые определяются наблюдателем (человеком, который проводит сборку) относительно самого себя:

• Ф — фасад
• Т — тыл
• П — правая грань
• Л — левая грань
• В — верх
• Н — низ
• С — средний слой

В формуле каждый символ соответствует повороту указанного элемента на 90° по часовой стрелке: Ф, Т, П, Л, В, Н. Поворот против часовой определяет штрих: Ф’, Т’, П’, Л’, В’, Н’. Цифра после буквы обозначает количество повторов операции.

Пример: формула НП’Ф’В2

1. Повернуть нижнюю грань на 90° по часовой (вправо).

2. Повернуть правую грань на 90° против часовой (на себя).

3. Повернуть фасадную грань на 90° против часовой.

4. Повернуть правую грань на 90° по часовой (на себя) дважды, или один раз на 180°.

Все формулы (повороты) выполняются до тех пор, пока не будет получен удовлетворяющий (показанный на рисунке) результат.

Поехали, начинаем собирать кубик Рубика. Инструкция далее.

1. Начинаем. Объемный крест

На первом этапе сборки необходимо определить основной цвет, цвет верхней грани, он же цвет центрального выбранного элемента.

Далее необходимо поднять элементы того же цвета, чтобы получить так называемый «крест верхней грани»:

1.1 НПФ’П’ — если угловой кубик на нижней грани (поворот боковой грани и несколько поворотов нижней)

1.2 ФФ — если угловой кубик на боковой грани (поворот нижней грани).

Сборка первой части дает понимание процесса и в целом не зависит от формул — эта часть решается без применения комбинаторики простыми вращениями.

2. Продолжаем. Сторона

Для сборки верхней грани нужно поставить 4 угловых кубика выбранного цвета на свои места. В этом случае возможно несколько «фасадов», так как угловой кубик может быть развернут 3 способами относительно граней.

Возможно 3 ситуации, для каждой из которых применяется собственный алгоритм:

2.1 ЛН’Л’ – если кубик выбранного цвета на боковой грани

2.2 Ф’Н’Ф — если кубик выбранного цвета на фронтальной грани

2.3 (Ф’П’)Н2(ПФ) — если кубик выбранного цвета на нижней грани

3. Следующее. Пояс

Этап предполагает 2 возможных раскладки и 2 формулы, с помощью которых необходимо собрать второй от верхней грани слой (пояс).

После последней операции кубик для перестановки в этой находится под центральным элементом фасадной грани. Его нужно вывести на фасад так, чтобы цвет центрального и углового элементов совпадали.

Используется 2 основных алгоритма:

3.1 (НЛН’Л’)(Н’Ф’НФ) — если элемент идет на левую грань

3.2 (Н’П’НП)(НФН’Ф’) — если элемент идет на правую грань

Если нужный кубик находится в среднем слое, необходимо применить любой алгоритм до тех пор, пока кубик не окажется на нижней грани.

4. Теперь – выставка рёбер

На данном этапе необходимо правильно выставить с помощью единственной формулы рёберные кубики, за счет чего на нижней грани окажется 2 кубика верного цвета.

4.1 (ВФП)В(П’В’Ф’)

5. Делаем согласованный крест

После этапа 3 возможны 3 базовых начальных позиции, применив к которым формулы этапа, получится необходимая сборка. Если текущая ситуация не подходит ни под один из вариантов, необходимо выполнить алгоритм 5.3 дважды.

Для каждой базовой ситуации имеется свой алгоритм решения? который сводится к повторению одной комбинации:

5.1 (ПС)4 В (ПС)4 В’

5.2 (ПС)4 В’ (ПС)4 В

5.3 (ПС)4 В2 (ПС)4 В2

6. Затем – расстановка углов

На этом этапе снова нужно перевернуть, переориентировать кубик таким образом, чтобы в левом дальнем углу верхней грани оказался подходящий по цвету угловой кубик.

Выбор алгоритма зависит от конкретной ситуации и остаётся за «игроком»:

6.1 (П’Ф’Л’Ф)(ПФ’ЛФ) — прямой алгоритм

6.2 (Ф’Л’ФП’)(Ф’ЛФП) — обратный алгоритм

7. Теперь разворот углов

Заключительный этап сборки самый ответственный, поскольку неправильная сборка (выполнение алгоритма) приведет к нарушению конструкции и откату на несколько шагов назад.

В зависимости от сложившейся комбинации, необходимо применить один из алгоритмов, которые сводятся к одному:

7.1 (ПФ’П’Ф)2 В (ПФ’П’Ф)2

7.2 (ПФ’П’Ф)2 В’ (ПФ’П’Ф)2

7.3 (ПФ’П’Ф)2 В2 (ПФ’П’Ф)2

Каждый выполняется в 2 этапа: первая половина до правильной ориентации углового кубика, вторая половина (после поворота) до возвращения порядка в нижних слоях.

Ура, почти всё. Завершение сборки

Завершается сборка единственным поворотом последней собранной грани на 90° по/против часовой в зависимости от текущей ситуации.

Кубик Рубика собран!

Интересные факты

Если у вас не получилось сложить кубик Рубика с первого раза, не расстраивайтесь и не отказывайтесь от попыток. Не стоит искать легких путей.

Вам будет интересно узнать, что Ерно Рубик – изобретатель всемирно известной головоломки, потратил целый месяц на ее решение.

Проявите терпение и упорство – у вас все непременно получиться! Решив кубик Рубик один раз, не останавливайтесь на достигнутом. Возможно вы – новый рекордсмен. Также, вы можете освоить навыки беспроигрышной игры в домино, шахматные секреты и других логических игр.

А тут, между прочим, есть в чем себя проявить:

• Вы можете стать самым быстрым. Текущий рекорд составляет 5,5 секунд. Люди,которые занимаются скоростной сборкой именуются спидкуберами.
• Может вы хотите стать самым оригинальным? Кубик Рубик собирают с закрытыми глазами, ногами и т.д. Здесь тоже есть свои рекорды и вы можете их побить.
• А самые креативные и изобретательные рисуют с помощью кубика Рубика и, между прочем, создают настоящие шедевры невероятной красоты.

Что или кто скрывается за спидкубингом

Спидкубинг (от англ. speedcubing) — соревнование по сборке кубика Рубика на время.

Спидкуберы — любители посоревноваться в навыках собирать сложные головоломки на время. Примерно с 2018 года кубик Рубика переживает очередную волну популярности. Желающие продемонстрировать навыки и сравнить себя с другими любителям задачек на логику, устраивают захватывающие соревнования.

В мире действует даже специальная ассоциация WCA. Она отвечает за организацию и проведение чемпионатов между спидкуберами. Участники получают классификацию, зарабатывают призы, все как в мире профессионального спорта.

Мы уже говорили, что рекорд в 4,21 секунды пока так и не побит, несмотря на это в рейтинге спидкуберов на первом месте австралиец Земдегс, который собрал кубик за 6,77 секунды. До него попытки закончились результатами:

• 9,86 секунд — 2007 год, француз Тибо Жаклино;
• 7,08 секунд — 2008 год, Эрик Аккерсадайк (продержался в лидерах 2 года).

В России турниры по спидкубингу проводятся чуть более 10 лет. Участвовать может любой, независимо от результатов. Побывать или еще лучше принять участие в действе имеет смысл каждому, кто увлекается головоломками. На таких мероприятиях можно встретить много интересных людей, однодумцев и наставников.

Из чего состоит стандартный кубик Рубика

Кубик Рубика — это разноцветный 3D шестигранник с крестовиной и вращающимися плоскостями. Конструкция состоит из следующих элементов:

1. 6 центральных сегментов.
2. 12 двухцветных ребер.
3. 8 углов.
4. Жесткий внутренний каркас (крестовина).

Рассмотрим строение и принцип работы механизма.

Грани и цвета

Каждая из граней состоит из 9-ти квадратов, каждый из которых имеет свой индивидуальный цвет. Классическая модель представляет собой палитру из следующих оттенков:

• белый,
• желтый,
• оранжевый,
• красный,
• зеленый,
• синий.

Существует строгая закономерность расположения цветов в собранном состоянии. Таким образом, белый всегда будет находиться напротив желтого, оранжевый напротив красного, а синий соответственно напротив зеленого.

Повороты внешних и средних слоев

Центральное ядро куба — это каркас по типу крестовины, которая позволяет осуществлять вращение шести сегментам. Они в свою очередь прикреплены к тремя осям при помощи винтов. Вращение происходит вместе с гранью, а каждый из сегментов определяет ее цвет в собранном состоянии.

Вращение составных элементов происходит между так называемыми “слоями” — сторонами из 9 квадратиков. Различают 6 внешних и 3 средних (внутренних) слоев. Каждый из них имеет собственное условное обозначение в виде латинской буквы:

внешние	внутренние (средние)
●верхний (U), ●нижний (D), ●фронтальный (F), ●правый (R), ●левый (L), ●тыльный (B)	●между правой и левой сторонами (M), ●между фронтальной и тыльной сторонами (S), ●между верхней и нижней сторонами (E).

Существуют условные обозначения для специальных вращений:

• буквенный символ без дополнительных элементов обозначает поворот по часовой стрелке.
• верхний апостроф после буквы (‘) обозначает поворот против часовой стрелки;
• если после буквы будет стоять цифра 2, необходимо сделать поворот на 180 градусов. Если данная комбинация сопровождается еще и апострофом, вращение должно производится против часовой стрелки.

Как сделать переворот

Механика переворота представляет собой вращение всей конструкции куба в одной из трех существующих плоскостей. Каждый переворот граней производится на 90 градусов (двойные на 180). На схемах он обозначается по названию внешнего слоя, который требуется повернуть

Обратите внимание на рисунок ниже

• переворот №1 демонстрирует вращение плоскости куба, параллельной правому слою;
• переворот №2 демонстрирует вращение всего куба, а не правого слоя;
• переворот №3 демонстрирует двойное вращение куба, а не правого слоя.

Экскурс в историю

Современные разновидности кубика Рубика

Кубик Рубика был создан учёным из Венгрии Эрно Рубиком, профессор и скульптор с помощью данной модели объяснял своим студентам основы математики, а именно математическую теорию групп. В тот самый 1974 год Рубик даже и представить не мог, что эта попытка наглядно показать математику сделает его миллионером.

Сборка предмета длилась примерно месяц, за это время она претерпевала множество изменений, связанных в основном с размером. Учёный тестировал будущую игрушку на своих друзьях и близких людях. Патент был получен в 75 году, а первая партия вышла в свет лишь в 1977 году. «Волшебные кубики», так окрестили изобретение, впервые появились в Будапеште, в маленьком кооперативе как раз к Рождественским праздникам. Несколько штук из той самой первой партии попали и в СССР.

Такая математика вскоре заинтересовала умы и других людей. Продвижением кубика, как игры-головоломки занялся Тибор Лакзи. Именно с его помощью мир узнал теперь уже всеми любимый кубик. Лакзи жил в то время в Германии, но часто бывал на своей родине, где и был обнаружен приглянувшийся ему предмет. В одном из кафе, где обедал предприниматель, он увидел в руках у официанта забавную вещицу. Он, как математик и как бизнесмен в компьютерной области сразу увидел перспективы и связался с изобретателем. Для продвижения был привлечён ещё одного изобретателя игр Тома Кремера, к тому времени уже основавшего Seven Town Ltd.

Первая популярность

И вот уже на исходе 20 века в продажу вышли сотни миллионов копий кубика Рубика, сделав его увлекательной игрой и хобби. В странах Европы вещица распространилась в 1980 в мае, а СССР увидел её годом позже. Конечно, в нашей стране не обходилось и без курьёзов. Некоторым чиновникам давали взятки этими игрушками, для получения которых гражданам приходилось стоять в очереди и два раза заходить на круг.

Желание разобраться с головоломкой и узнать её секреты оживляло умы всех, даже кто не имел её у себя. А в 82 году в известном журнале «Юный Техник» появилась статья, где приводились схемы и методы для изготовления заграничной игрушки своими руками. И, конечно, не обходилось без клейма – буржуазной игрушки, которая отнимает у рабочих много времени. Но эти рассуждения существовали недолго и в скором времени на страницах научных журналах появились и статьи со схемами по сборке кубика Рубика.

Чтобы люди, которые не смогли справится с этой непростой задачей и не глушил свои неудачи в алкогольных запоях для уничтожения не получившейся, противной модели были разработаны специальные топорики из пластмассы.

Еще немного истории

Самый большой кубик Рубика

В 82 году 20 века прошли и первые соревнования по сборке головоломки. Местом проведения стала столица Венгрии — Будапешит, где и была изобретена игра. Участниками стали 19 стран, представляли которых лучшие игроки, победители местных соревнований. Победу одержал Минх Тхай, американский студент из Лос-Анджелеса, которому на то время было 16 лет. Справился он со своей задачей за 22,95 сек. Хотя в то время упорно ходили слухи о мастерах, способных осуществить сборку всего лишь за 10 секунд. Конечно, по сравнению с сегодняшним рекордом Мэтса Волка, эти цифры кажутся просто огромными.

Нидерландец справляется с этим всего лишь за 5,5 секунды. Хотя существует видео, где предыдущий рекордсмен Феликс Земдегс собирает магический кубик за 4,21, но официального подтверждения он не имеет. Но есть ещё один рекорд, тоже официально не попал в книгу рекордов Гинеса. Роботу CubeStormer-3 удалось побить и Земдегса, потратив на задачку всего 3,25 секунды. Будем надеяться, что однажды кому-то из людей удастся побить рекорд программы.

На сегодня это самая продаваемая игрушка во всем мира, собрать которую пытался каждый. На её счету несколько наград: неоднократно получала Национальный Венгерский приз, как лучшее изобретение, одерживала победу во Франции, США, Германии и Великобритании. В 1981 получил своё законное место в Нью-Йорке, в музее Национального Искусства. Существует даже специальный Фонд Рубика, учрежденный в 88 году. Основан он для поддержки юных изобретателей.

Схемы сборки кубика Рубика. Для начинающих

Кубик Рубика 2х2: Очень простая инструкция и схема сборки за 3 шага. (PDF, 217 Кб).
В целом, сборка кубика Рубика 2х2 построена на логике сборки последнего слоя кубика Рубика 3х3, поэтому тем, кто справился с 3х3, советы и подсказки, как собрать кубик Рубика 2х2, скорее всего, не понадобятся.

Кубик Рубика 3х3: Перевод оригинальной инструкции и схема сборки. (PDF, 898 Кб)

Кубик Рубика 3х3: Схема сборки на 1 листе А4 (автор А. Печёнкин). (PDF, 1.25 Мб)

Кубик Рубика 3х3: Алгоритм из 7 шагов как собрать кубик Рубика. Версия от наших партнёров в Беларуси. (PDF, 2.8 Мб)

Кубик Рубика 4х4: Схема сборки в три этапа — центральные кубики, боковые кубики, все вместе по аналогии сборки кубика 3х3. (PDF, 897 Кб). Потребуется умение собирать кубик 3х3.

Кубик Рубика 4х4, 5х5, 6х6, 7х7… 11х11: Авторский алгоритм Конищева Г. В., г. Магнитогорск. Универсальный алгоритм, по которому можно собрать кубик Рубика 4х4, 5х5 и больше, вплоть до 11х11. (PDF, 1.8 Мб)

Кубик Рубика 5х5: Схема сборки в четыре этапа — первый слой, затем углы, контур и, наконец, центральные слои. (PDF, 1,4 Мб).

Число Бога и многое другое

 Главной задачей, поставленной изобретателем головоломки, естественно, была сборка куба. Эрно Рубик (Ernő Rubik) создал первый прототип головоломки в 1974 году, и через шесть лет она поступила в массовую продажу. Естественно, он был первым, которому удалось собрать куб.

В 1980 году кубик Рубика стал хитом продаж в магазинах игрушек. Но некоторые математики уже несколько лет экспериментировали с его ранними версиями. Одним из них был доктор Дэвид Сингмастер (David Singmaster) – составитель знаменитого путеводителя «Записки о Волшебном кубике Рубика» и разработавший нотацию для записи операций поворота граней куба. Эта нотация стала стандартом и теперь известна как нотация Сингмастера.

Если бы это была статья писалась в 1980-х годах, то, возможно, стоило бы подробнее объяснить читателям, что такое нотация Сингмастера, и использовать её при описании алгоритмов сборки куба. Множество авторов статей так и делали. Но сегодня на Youtube выложено множество видеоинструкций, поэтому в этой статье мы не будем отвлекаться на описание нотации.

За последние несколько десятилетий рекорд сборки кубика Рубика на время постоянно обновлялся. На сегодня мировой рекорд сборки кубика Рубика человеком составляет 3,47 секунды. В 1997 году доктор Джессика Фридрих разработала самый известный, самый скоростной и самый гибкий метод быстрой сборки кубика Рубика Самые быстрые сборщики кубика Рубика сегодня пользуются разными вариантами сборки от доктора Фридрих.

По мере того как одни пользователи оттачивали мастерство сборки, другие пытались решать важные математические вопросы, связанные с этой головоломкой. За сколько ходов можно собрать куб независимо от того, в каком состоянии он первоначально находился? Если кто-то перемешал куб за 500 ходов, то, естественно, собрать его можно менее чем за 500 ходов. На насколько именно меньше ходов?

Соответственно, была поставлена главная математическая задача: существует ли магическое число, позволяющее сказать: «любой перемешанный куб может быть собран именно за такое количество ходов «? Благодаря остроумному замечанию, что для обретения чувства уверенности нужно божественное вмешательство, это число получило название «Число Бога».

Первая гипотеза о существовании Числа Бога была выдвинута доктором Морвеном Тистлетвэйтом (Morwen Thistlethwaite) в 1981 году, который доказал, что это число существует и не превышает 52. Другими словами, любой перемешанный куб может быть собран за 52 хода или меньше.

В 1990–2000-х годах математики пошли ещё дальше. В июне 2010 года группа из четырёх учёных доказала, что Число Бога равняется 20. На этом веб-сайте, который ведут эти учёные, представлены самые последние знания о кубике Рубика.

Другими словами, какое бы хаотичное первоначальное состояние ни имел Кубик Рубика, его всегда можно собрать за 20 или менее ходов. 

Для математиков в теме кубика Рубика остались лишь небольшие лакомые кусочки. Число Бога определено и равняется 20. Но точно неизвестно, сколько именно из 43 252 003 274 489 856 000 комбинаций потребуют для сборки полных 20 ходов.

Количество комбинаций, для сборки которых требуется ровно один ход, составляет 18. Это значение легко рассчитать. Есть шесть граней и три способа поворота каждой из них. Сколько кубов можно собрать ровно за два или три хода? Для математиков эта задача сложности не представляет, но можно предположить, что с увеличением количества ходов также будет увеличиваться сложность вычислений. Сегодня математики уже добрались до числа ходов 15; мы точно знаем количество комбинаций, для сборки которых требуется ровно 15 ходов, но пока не вполне точно представляем количество комбинаций для числа ходов от 16 до 20.

И это – последняя нерешённая задача в математической теме кубика Рубика. Будем ждать, когда кто-либо её решит. Может быть, это будете вы? Получите нужные знания и навыки на курсе и его расширенной версии Математика и Machine Learning для Data Science. А промокод HABR даст скидку 50%. 

Узнайте, как прокачаться в других специальностях или освоить их с нуля:

Самый простой способ сборки для тех кто только начал

Такая схема считается самой простой и отлично подходит и для детей. Начинается со сборки крестика, иными словами на каждом ребре должен быть одинаковый цвет центральной плашки и угловых элементов. В начале сборки кубик Рубика обязательно должен быть разобран. Схема сборки 3*3 в 8 этапов.

Для начала необходимо взять кубик в руки и развернуть к себе одной из сторон, соответственно, приняв её фронтальную – Ф, все оставшиеся согласно схеме. Сборку необходимо начинать с низа (Н).

Схему данного подхода расположим ниже:

Выбрав цвет, который хотите начинать первым, приступаем к сборке нижнего креста. Это простой этап, сложность которого заканчивается исключительно выбором цвета

То, что на данном этапе находится на остальных сторонах куба, не должно привлекать внимание

Этап сборки кубика Рубика

Собрать крест необходимо правильно – крест должен заканчиваться на рядом расположенных гранях. Это означает то, что грани, расположенные вверху у сопряжённых сторон должны иметь тот же цвет, что и крест нижней. Если при сборке подобного не произошло, то есть два доступных алгоритма, которые способны исправить положение дел:

Несовпадение по двум соседним сторонам исправляется схемой:

П В П»В П В2 П В

Если ошибка у противоположных частей куба то можно попробовать следующую формулу:

Ф2 Т2 Н2 Ф2 Т2

При работе с данными алгоритмами крест должен находится наверху.

Собираем полностью одну из сторон кубика Рубика. Для этого необходимо поставить углы на место. Перевернув головоломку уже собранным крестом вниз, станет заметно, что верхние углы у сторон, смежных с Н, приобрели тот же цвет, что и крест. То есть, если крест жёлтый, то и рассматриваемые угловые элементы тоже будут жёлтыми. При такой схеме могут быть возможными лишь три варианта положения базового цвета: слева, справа, либо сверху, и для каждого такого положения существует своя схема сборки:

Схема сборки

Результатом применения таких алгоритмов становится одна полностью собранного цвета, а у смежной стороны верхняя полоса имеет один цвет.

Следующий этап сборки

Продолжаем сборку

Если вы хотите собирать кубик Рубика на скорость то, для Вас есть ещё несколько важных и актуальных формул, которые следует запомнить. Разворачиваем ту сторону, которая уже полностью готова вверх. Нижнюю грань начинаем крутить до совпадения цвета одного из элементов бока с какой-либо из сторон и образовать букву Т. Тогда, необходимо передвинуть боковой элемент с нижней грани на середину до совпадения с окрасом соседних сторон. В результате получаем два вариант положений, при котором:

• Требуется левый поворот: Н Л Н»Л» Н» Ф» Н Ф.
• Перемещение вправо: Н» П» П Н П Н Ф Н» Ф».

Теперь очередь дошла и до третьего слоя. Саму игрушку переворачиваем так, что пока ещё не сложенная сторона находится вверху. Скорее всего, противоположным цветом стал белый, если вы выбрали самый популярный для начала сборки жёлтый цвет. Если перед вашими глазами белые плашки с каким-либо положением, описанным ниже, то действую по следующим формулам:

Белые плашки: центральные и 2 противоположные Ф П В П» В» Ф».

Белые плашки: центр и две с боку Ф В П В» П» Ф».

Белые плашки в центре, выбрать понравившуюся схему и 2 раза повторить.

Ещё один правильный крест с совпадением верхней грани по цвету со смежными, при которым чаще всего возможны 2 исхода:

Схема

Но, если это никак не повлиять на ситуации, то можно использовать любые варианты.

Самый сложный этап

Довольно сложный этап, на котором необходимо поставить на свои законные места угловые элементы. А это не так просто. Чаще всего возникает большая путаница в слоях, но если всё сделать правильно, то в конечном счёте каждая цветная плашка встанет туда, куда вам нужно.

Расположение цветов

Этап под номером восемь связан всё с теми же углами и круговыми поворотами:

По часовой стрелке П2 В2 » П Ф П» В2″ П Ф П.

И в направлении против: П» Ф П» В2″ П Ф» П» В2″ П2.

Любой из этих алгоритмов пригодится и при перемещениях в углах: крест накрест или противопоставленные.

По таким же алгоритмам собирается и зеркальный куб, но тем кто желает побить рекорд стоит знать, что к данному показателю относится только модель 3*3.

Сборку модели 3*3 для наглядности можно посмотреть в ролике ниже: