Як зібрати кубик Рубіка, не зламавши голову

Кубик Рубіка: що потрібно знати, щоб його зібрати

Для початку кілька вступних установок, щоб мати уявлення про збирання кубика Рубіка:

1. Є кілька способів зібрати кубик Рубіка. Ми вибрали один, який видався нам найбільш зрозумілим і легким.
2. Складання кубика Рубіка відбувається у кілька етапів (кроків). Наприклад, на першому етапі ви збираєте хрест верхньої грані кубика, але в другому – кути цієї грані. До кожного етапу є свої алгоритми (процеси) складання, записані формулами.
3. Ваше завдання на кожному етапі полягатиме в тому, щоб, оцінивши ситуацію, вибрати відповідний алгоритм і, вийшовши на стартову позицію для його здійснення, виконати його. Це потрібно зробити кілька разів, поки ціль етапу не буде досягнута.
4. На кожному наступному етапі алгоритми складання складніші, а формули для їх запису довші. Це пояснюється тим, що крім виконання основного завдання етапу (наприклад зібрати шар) ви повинні зберегти ще й те, що було зроблено раніше – не зруйнувати вже зібрані шари. Якщо кубик спочатку був неправильно складений механічним чином, то, ймовірно, зібрати його буде неможливо. У такому разі його потрібно розібрати на частини та скласти знову.
5. Вважається, що для складання кубика достатньо не більше 20 поворотів граней (ходів). Але зазвичай потрібно набагато більше ходів.
6. У деяких випадках важливим є не тільки факт складання кубика Рубіка, але й час, витрачений на складання головоломки. Швидкісне складання кубика Рубіка називається спідкубінгом, а люди, які захоплюються цим заняттям – спідкуберами. Змагання зі швидкісного збирання кубика Рубіка проводяться регулярно.

Загальна будова кубика Рубіка

• Центри кубика – 6 шт. Цей елемент має лише одну наклейку одного кольору. Центри кубика не переміщуються один відносно іншого.
• Ребра кубика – 12 шт. Реберні елементи кубика мають два кольори.
• Кути кубика – 8 шт. Кутові елементи мають наклейки трьох кольорів.
• Грані кубика Рубіка – це дев'ять елементів, які можна обертати одночасно.
• Каркас кубика, на якому закріплені центральні елементи граней. Якщо кубик розібрати механічним способом, хрестовина і центральні елементи залишаться цілими, і на них ви зможете зібрати інші елементи.

Усього в кубику Рубіку 20 рухомих елементів (12 реберних і 8 кутових), оскільки центральні елементи не переміщуються один відносно іншого, їх ми не порахували. Хоча, звичайно, вони можуть пересуватися на каркасі навколо осі.

Послідовність збирання

1. Хрест верхньої грані.
2. Верхня грань повністю.
3. Середній шар.
4. Розташування реберних кубиків останньої грані на своїх місцях.
5. Орієнтування бортових кубиків – складання хреста останньої грані.
6. Розташування кутових кубиків останньої грані на своїх місцях.
7. Орієнтування кутових кубиків останньої грані і, як наслідок, збирання останньої грані та всього куба.

Формули

Запис алгоритмів складання (процесів), як ми вже сказали, проводиться за допомогою формул. Грані куба у формулах позначаються літерами згідно з початковими українськими літерами найменувань граней. Звичайно, застосовуються і латинські позначення, але ми зупинимося на українських.

• Ф – фасад
• Т – тил
• П – права грань
• Л – ліва грань
• В – верх
• Н – низ

Ви самі визначаєте, яку межу куба в кожний конкретний момент вважати фасадною, тобто зверненою до вас. Це залежить від ситуації, що склалася. Потрібно розуміти, що центральні кубики визначають колір грані, а це означає, що 6 кубиків навіть у розібраному (переплутаному) кубику Рубіку вже стоять на своїх місцях.

Поворот на 90° за годинниковою стрілкою позначається так: Ф, Т, П, Л, В, Н. Щоб позначити поворот на 90° проти годинникової стрілки, застосовують штрих: Ф', Т', П', Л', В', Н'.

С – цією літерою позначають поворот середнього шару на 90° за годинниковою стрілкою. С' – відповідно, поворот проти годинникової стрілки.

Стандартний запис процесу може мати такий вигляд: НПФ'П'. Виконується ця формула так:

1. Повернути нижню грань на 90° за годинниковою стрілкою.
2. Повернути праву грань на 90° за годинниковою стрілкою, тобто від себе.
3. Повернути фасадну грань на 90° проти годинникової стрілки.
4. Повернути праву грань на 90° проти годинникової стрілки, тобто на себе.

Докладніше про запис процесів ми ще скажемо на етапах збирання. Крім того, формули вам знадобляться, якщо вас зацікавлять інші способи збирання кубика.

Перший етап

Ціль: зібрати хрест верхньої грані – першого шару

Насправді, перші два етапи найлегші. Вам практично не потрібно побоюватися руйнування раніше зібраних шарів, тому що ви практично ще нічого не зібрали і у вас є певна свобода руху граней. Можна скористатися інтуїцією чи алгоритмами складання.

На цьому етапі нас цікавлять двоколірні реберні елементи кубиків. Виберіть колір грані, яку ви збиратимете першою. З цього моменту вона вважатиметься верхньою гранню, або першим шаром. Тепер до неї потрібно підібрати реберні елементи. Всього реберних елементів 12, але нас цікавлять тільки чотири, одна з наклейок яких має колір, що нас цікавить – колір верхньої грані, тобто верхнього центрального елемента.

Нижче показано, як виглядатиме кубик після першого етапу. Зверніть увагу: хрест спускається на бічні грані. Якщо цього не станеться, це означає, що ви зібрали невірно.

Припустимо, для складання ви обрали помаранчеву грань. Ваше завдання на даному етапі полягатиме в тому, щоб знайти на кубику по черзі всі реберні елементи, що мають помаранчеву наклейку, і, оцінивши їхнє положення, вибрати один з алгоритмів, щоб підняти елемент нагору. Як на цьому етапі, так і на наступних кубики вже можуть стояти на своїх місцях. Це полегшить збирання, а в деяких випадках деякі етапи можна буде пропустити.

Початкова позиція, з якою застосовуються алгоритми цього етапу, – кубик, чиє положення ви мінятимете, знаходиться під центральним кубиком фасадної грані. У початкову позицію кутовий кубик наводиться поворотами нижньої грані, якщо він знаходиться на ній або спочатку бічний (поворот вниз), а потім нижньої, якщо він розташований на одній з бічних граней.

Формули цього етапу:

Ф² – колір наклейки реберного елемента, зверненої до вас, збігається з кольором фасадної грані.

НПФ'П' – колір наклейки реберного елемента, зверненої до вас, збігається з кольором верхньої грані

Надрядкова двійка означає два повороти на 90° (відповідно, один поворот на 180°). Ф² = ФФ. Вказувати проти годинникової стрілки або за годинниковою стрілкою здійснювати повороти, необхідності немає, адже і в тому, і в іншому випадку результат один.

Другий етап

Ціль: зібрати верхню грань – перший шар

На цьому етапі всі алгоритми виконуються при знаходженні кубика в нижньому лівому кутку обраної вами фасадної грані. Всього вам потрібно знайти і поставити в початкову позицію чотири кутові кубики. При цьому ви щоразу вибираєте нову фасадну грань. Кубик, що знаходиться в кутку, може бути розгорнутий трьома способами по відношенню до граней куба. Тому, на цьому етапі використовуються три формули.

Формули цього етапу:

• ЛН'Л' – ситуація «а»
• Ф'Н'Ф – ситуація "б"
• (Ф'П')Н²(ПФ) – ситуація «в»

Зверніть увагу на запис останньої формули. Дужки призначені для полегшення запам'ятовування. Щоб навчитися збирати кубик Рубіка, потрібно запам'ятати ці формули, але багато процесів запам'ятовуються інтуїтивно.

Третій етап

Ціль: зібрати другий шар (пояс). В результаті буде зібрано вже два шари

На цьому етапі ви маєте дві ситуації, які визначають, яку застосувати формулу і, відповідно, дві формули. Розставити по своїх місцях потрібно 4-х реберні кубики. У початковій позиції кубик, який ви маєте намір переставляти, знаходиться під центральним елементом фасадної грані. Щоб вийти на початкову позицію, знайдіть потрібний кубик на нижній грані та виведіть його на фасад, так, щоб кольори наклейок центрального кубика та кутового збігалися, а наклейки, відповідно, знаходилися поряд.

Якщо потрібний кубик знаходиться в середньому шарі, виконайте будь-який з алгоритмів цього етапу, поки кубик не опуститься на нижню грань. Рекомендується спочатку розставити всі кубики внизу, а потім приступати до тих, що знаходяться в середньому поясі. Тому що в міру розміщення нижніх, реберні елементи, що знаходяться в середньому поясі, можуть опуститися вниз і спеціально виводити їх в нижній шар не буде необхідності.

Формули цього етапу:

• (НЛН'Л')(Н'Ф'НФ) – якщо елемент йде на ліву грань
• (Н'П'НП)(НФН'Ф') – якщо елемент йде на праву грань

Четвертий етап

Четвертий та наступні етапи призначені для того, щоб зібрати останню грань (останній шар). Четвертий та п'ятий – складання хреста. Шостий і сьомий – правильна розстановка 4-х кутових елементів, що залишилися. З четвертого етапу кубик перевертається нижньою гранню вгору, то він і далі зображатиметься на ілюстраціях.

Ціль етапу: розставити реберні кубики нижньої грані своїми місцями. При цьому деякі з них будуть неправильно орієнтовані.

У цьому етапі змінюються місцями пари реберних кубиків з допомогою процесу. Процес виконується кілька разів, поки всі кубики стануть на свої місця. Повторимося, два з них, найімовірніше, будуть неправильно орієнтовані.

Формула цього етапу:

• (ВФП) В (П'В'Ф')

П'ятий етап

Ціль: орієнтування бортових кубиків – збирання хреста останньої грані

До п'ятого етапу, як правило, вже два кубики останньої грані повинні бути на своїх місцях і при цьому правильно орієнтовані. Поверніть кілька разів верхню грань, щоб переконатися в цьому. Тепер потрібно правильно зорієнтувати реберні кубики, що залишилися. Основною послідовністю даного етапу змінюється орієнтація кубика на правій грані, тому в більшості випадків можливі три початкові позиції для застосування алгоритму. Якщо ж у вас неправильно орієнтовані всі кубики, ви заповните алгоритм для ситуації «в» два рази.

Формули цього етапу:

• (ПС Н)⁴ В (ПС Н)⁴ В' – ситуація «а»
• (ПС Н)⁴ В' (ПС Н)⁴ В – ситуація «б»
• (ПС Н)⁴ В² (ПС Н)⁴ В² – ситуація «в»

Усі три формули розрізняються лише способом поворотів, проміжних і завершальних (В) і складаються з однієї послідовності – ПС_Н. Запис СН означає поворот середнього шару за годинниковою стрілкою. Підрядковий індекс означає, з боку якої грані слід зробити поворот. Тобто з боку якої грані поворот вважатиметься поворотом за годинниковою стрілкою. (СН)⁴ – означає, що цю послідовність слід виконати чотири рази.

Шостий етап

Ціль: розставити кутові кубики нижньої грані по своїх місцях. При цьому деякі з них будуть неправильно орієнтовані.

Обидва застосовуваних на цьому етапі процеси зачіпають лише три кутових кубика. Один завжди залишається на місці. Якщо після попереднього етапу у вас є кутовий кубик, який знаходиться на своєму місці, навіть якщо він і неправильно орієнтований, то вибір того, як ви триматимете кубик Рубіка в руках і яку грань виберете в якості фасадної, залежить від нього.

Він повинен знаходитись у лівому дальньому кутку верхньої грані. Зорієнтувавши таким чином кубик Рубіка, виконайте один із двох процесів. Вони дзеркальні, один називається прямим, інший оберненим. Перший переставляє три кутові кубики у напрямку за годинниковою стрілкою, другий – у напрямку проти годинникової стрілки. Виберіть той, який дозволяє досягти поставленої мети.

Формули цього етапу:

• (П'Ф'Л'Ф)(ПФ'ЛФ) – прямий процес
• (Ф'Л'ФП')(Ф'ЛФП) – зворотний процес

Алгоритм виконується кілька разів, доки всі кубики не стануть на свої місця.

Сьомий етап

Ціль: правильна орієнтація кутових кубиків останньої грані і, як наслідок, збирання останньої грані та всього куба.

На цьому етапі легко помилитися і зламати все зібране раніше, тому будьте уважні під час виконання формул. Як і у п'ятому етапі, формули складаються з однієї послідовності – ПФ'П'Ф. Причому в алгоритмах ця послідовність повторюється двічі – (ПФ'П'Ф)² – так звана восьмиходівка, або 8-ходовий процес. Тут треба розуміти, що якщо восьмиходівку повторити три рази, весь куб прийде в той же стан, що і перед початком виконання формули.

Щоб досягти результату, алгоритм «розбавляють» проміжними поворотами, тобто комбінують з В (поворот верхньої грані на 90° за годинниковою стрілкою), В' (поворот верхньої грані на 90° проти годинникової стрілки) і В²(поворот верхньої грані на 90° двічі).

Формули даного етапу виглядають так:

• (ПФ'П'Ф)² В (ПФ'П'Ф)² – ситуація «а»
• (ПФ'П'Ф)² В' (ПФ'П'Ф)² – ситуація «б»
• (ПФ'П'Ф)² В² (ПФ'П'Ф)² – ситуація «в»

При цьому перша половина алгоритму виконується до тих пір, поки кутовий кубик не зорієнтується правильно, а друга половина (після повороту) – поки нижні шари, що прийшли в безлад при виконанні першої половини, не повернуться в колишній зібраний стан. Тепер залишається тільки повернути останню зібрану грань, і все – кубик Рубіка зібрано!