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魔方的原理是什么? 江西省新增本土确诊25例

时间:2024-05-05 11:53热力值:来源:未知编辑:热力哥

魔方的原理是什么?:三阶魔方首先要知道魔方是由厄尔诺·鲁比克在1974年发明的,又以鲁比克来命名魔方,叫鲁比克魔方(英文名Rubiks C:-魔方,原理

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三阶魔方

首先要知道魔方是由厄尔诺·鲁比克在1974年发明的,又以鲁比克来命名魔方,叫鲁比克魔方(英文名Rubik's Cube)。魔方的所有变化数量43,252,003,274,489,856,000种。如果你一秒可以转3下魔方,不计重复,你也需要转4542亿年,才可以转出魔方所有的变化,这个数字是目前估算宇宙年龄的大约30倍(魔方只有26个块)。而每个形态对应的公式,公式后又出现的形态,真的是千变万化。三阶魔方基本有无数种还原方法。而事实上上帝之数20步就能还原魔方。

魔方结枸

魔方有6种色6个面,国际定色:白色为底公式D,黄色为顶公式U,蓝色在前公式F,绿色在后公式B,橙色在左公式L,红色在右公式R。魔方又分为6个中心块(每面最中间的块),8个角块和12个棱块组成。中心块是固定的结构,靠转动角块和棱块复原魔方。

还原魔方的几种解法

魔方还原的解法有很多种,常用的有层先法、高级玩法、棱先法、角先法和桥式解法等等。

1、层先法思:①先做好底部十字,②底层角块归位江西省新增本土确诊25例,③第二层棱块归位,④做顶成十字,⑤还原顶成颜色,⑥顶层棱块归位,⑦顶层角块归位。完成复原!

2、高级玩法:①做好底部十家,②还原前两层,③还原顶层颜色,④顶层角块、棱块一次归位。完成复原!

3、棱先法思路:①底棱归位(等同层先法十字),②边棱归位,③转八角。完成复原!

4、桥式解法思路:①做好左右桥,②顶角还原,③调整颜色朝向,④6棱归位。完成复原!

魔方转动记号

不管转动任何一个面,有2就转动两下,没有就转一下。如果没有带“丶”记号的就是正转,可了理解为顺时针转动或者拧紧瓶盖,拧紧螺丝等。带“丶”记号的则反之。

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魔方被称为“智力游戏界的三大不可思议”之一,是由匈牙利布达佩斯建筑学院的厄尔诺·鲁比克发明的。他所发明的就是最常见的三阶魔方,由6个中心块,12个棱块,8个角块组成。最初,鲁比克教授发明魔方就是作为教具让他的学生去理解空间结构的。谁知,这一发明却很快风靡全球。

自从鲁比克教授开始在全世界推广魔方之后,各种各样的魔方不断被发明出来。现在的正阶魔方已经可以做出33阶魔方了,中国量产的最高阶魔方是17阶魔方。而且,现在质量最好和速拧最好的魔方都是中国制造的。随着魔方做的越来越好,复原魔方的时间也在不断的被刷新。现在,最快复原三阶魔方也仅仅只需要三四秒钟,比赛的魔方种类也越来越多。

就算没有玩过魔方的人也知道,魔方的复原是有公式的。而这些公式则是由数字和字母组成的,转动不同的面或不同的层都有对应的字母,学会认识这些字母才能更好的学会复原魔方。

复原三阶魔方最基础的方法是层先法,也就是一层一层的做。现在层先法最常见的步骤是需要七大步就可以还原整个魔方,而且基础的方法也不需要记很多公式。只要用心去学习,还是比较容易学会三阶魔方的。

当然,学会复原魔方只是最基础的操作。要想提升速度,还得经过大量的练习和学习高级的方法CFOP,这个方法不仅需要记忆的公式很多,还需要你自己对魔方有一定的见解,这样才能练得更好。

路过的小伙伴们,你们会哪些魔方呢?

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(小石头,站在偏数学的角度,来回答这个问题。简单一句话,魔方的原理就是:魔方群在状态集上的作用,具体回答如下:)

魔方群

整体来看,魔方(Rubik's cube)是一个立方体,一共有六个面 (surface),我们分别用 U(up 上)、D(down 下)、F (front 前)、B(back 后)、L(left 左)、R(right 右)来标识,不妨规定:U 对应 黄(yellow)、D 对应 白(white)、F 对应 蓝(blue)、B 对应 绿(green)、L 对应 橙(orange)、R 对应 红(red)。

令,M = {U, D, F, B, L, R},当 任意面 f ∈ M 朝向我们时,对 f 面 顺时针 旋转 90°, 被定义为 魔方的 基本操作(base operation)江西省新增本土确诊25例,同样用 f 面 的 面标识 来表示 这种基本操作。所以 M 也代表 魔方的全部基本操作。

对于江西省新增本土确诊25例,任意 基本操作 g, h ∈ M,gh 称为 g 和 h 的 复合(compose), 表示 先 g 操作 再 h 操作 的复合操作。可以验证,复合满足结合律, 这样以来,以 M 为生成元 在复合操作下会生成一个群 G = (M),称为 魔方群(Rubik‘s cube group)。其中,G 的 幺元,记为 1, 表示 没有进行任何操作的操作。

什么是群?

群就是定义了一种运算 的集合 ,其 满足:

集合对运算封闭,即,对于任意 都有 ( 注意:和乘法运算类似,习惯省略不写 ) ;

运算有分配律,即, 对于任意 都有 ;

有幺元,即,存在 使得 对于 任意 都有 ;

有逆元,即,对于任意 都存在 的逆元 使得 。

什么是 M 生成的群?

数学上定义:包括 M 中元素的 最小的群,为M生成的群,记为 (M)。实际上,可以 对 M 中任意操作 g 和 h 不断的 进行 复合运算,如果得到的新复合操作 gh 不在 M 中,就 gh 添加到 M 里,直到 M 不再增加,这样就得到了 (M)。

同一基本操作 g, 连续四次 复合 就是 对 g 面 顺时针 旋转 360°,这相当于 没有操作,即,

gggg = 1

从而有:

gg3 = 1

也就是说 g3 就是 g 的逆元 g?1 ,相当于 对 g 面 逆时针 旋转 90°。

另外,由 gggg = 1 还可以得到:

g2g2 = 1

这说明 连续两次 复合 g2 的逆元 就是自己,即,顺时针 旋转 180° 相当于 逆时针 旋转 180° 。

魔方状态

三阶魔方被细分为 3 × 3 × 3 = 27 个 立方小块(cubie)。其中,位于 中间核心的 那个 小块 不会受到 魔方操作 的影响到,而对于 每个 面中心的 那个 小块 魔方操作 同样无法改变它的位置,因此 魔方操作 所能 影响到的 小块 为 27 - (1 + 6) = 20 个。

这 20 个 受 魔方操作 作用的 小块,又分为 两类:

位于魔方 8 个角 处的 角(corner)块,它们有3个有效 小面(facet);

位于魔方 12 个棱 处的 棱(edge)块江西省新增本土确诊25例,它们有2个有效 小面;

由于,每个面的 中心块 保持位置不变,因此对于打乱的魔方,可以依照 中心块 来 确定 魔方的各个面 方向。魔方在初始(或 还原)状态下,角块 和 棱块 的每个 小面 和 该小面 所在面 的 中心小块 颜色保持一致。

我们用 角块(或 棱块) 的各小面 颜色所对应的 标识 的小写字母 的组合来标识 角块(或 棱块):

对于 角块,三个小面 x, y, z,有 6 种排列方式,这里 使用 从 u 或 d 开始 的 顺时针 排列方式,即,角块标识 xyz 保证 x = u/d 并且 x →y → z 是顺时针;

对于 棱块,二个小面 x, y, 有 2 种 排列方式,这里 使用 从 u 或 d(f 或 b) 开始 的 排列方式,即,棱块标识 xy 保证 x = u/d/f/b;

根据上面的规则,八个角块分别表示为:ufl, urf, ubr, ulb; dbl, dlf, dfr, drb; 十二个棱块分别表示为:ub, ur, uf, ul; bl, br, fr, fl; db, dr, df, dl

注意:六个中心块 分别表示为:u, d, f, b, l, r,核心块 一般用 o 表示 。

更进一步,对于角块 xyz,我们用 xyz 表示 x 小面,yzx 表示 y 小面,zxy 表示 z 小面,对于棱块 xy ,我们用 xy 表示 x 小面,用 yx 表示 y 小面,于是,我们就得到了 带有标注 的 8 × 3 + 12 × 2 = 48 个 小面。将,全体小面记为 T,则 任意 操作 g ∈ G 就变成了 T 上的 一种 置换(位置变换)。以 F 操作 为例,

观察发现, 小面 fur 经过 F 操作 置换 为 小面 flu,即,F(fur) = flu,另有 F(flu) = fdl、F(fdl) = frd、F(frd) = flu,于是 在 F 操作下,以上 4 个置换 形成了 一个 置换圈:

我们称其为 轮换(cycle),记为 (fur flu fdl frd) 。

参与轮换的 小面 可以是任意多个,值得注意的是:任何一个小面 a 的 轮换 (a) 相当于 不做 置换,有, 1 = () = (a) 。

当然,实际上 F 操作 包含 多个 轮换,将这些轮换 以复合的方式,聚合在一起,就是定义了一个 完整 F 操作:

F = (fur flu fdl frd) (fu fl fd fr)(rfu ufl lfd dfr)(rf uf lf df)(rdf urf luf dlf)

同理,我们可以将 其它魔方操作 定义为 轮换 的复合。

注意:为了方便,我们也可以用 1- 48 的 正整数,来替代 上面 S 中 对小面 的编码。

T 上的所有 置换函数,在函数复合下,组成 置换群 S??。但是,因为 角块的面永远置换不到棱块的面,所以 G 仅仅是 S?? 的子群。

用离散的小面来记录魔方的状态过于粗犷,重新审视魔方,我们会得到如下结果:

每个立方块都是一个整体,在任何魔方的操作下,组成它的小面不会分离;

每个立方块,有两种状态信息:位置 和 方向;

角块 和 棱块 在 魔法操作下 相互独立,即,角块 永远不可能 转到 棱块 上,反之亦然。

基于,以上分析,我们首先, 分别 对 角块 和 棱块 进行定位(location):

角块:ufl = 1, urf = 2, ubr = 3, ulb = 4; dbl = 5, dlf = 6, dfr = 7, drb = 8;

棱块:ub = 1, ur = 2, uf = 3, ul = 4; bl = 5, br = 6, fr = 7, fl = 8; db = 9, dr = 10, df = 11, dl = 12;

令 C = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}, 这里包含 所有 角块的位置信息,可以很容易将 基本操作 对 角块位置的 改变写成轮换形式:

U = (1 2 3 4),

D = (5 8 7 6),

F = (1 6 7 2),

B = (3 8 5 4),

L = (1 4 5 6),

R = (2 7 8 3)

显然,G 作用在 C 上 是 置换群 S? 的子群。

同理,令 E = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12},基本操作对于 棱块 位置的改变写成轮换形式为:

U = (1 4 3 2),

D = (9 10 11 12),

F = (3 8 11 7),

B = (1 6 9 5),

L = (4 5 12 8),

R = (2 7 10 6)

同样,G 作用在 E 上 是 置换群 S?? 的子群。

然后,我们分别对 角块 和 棱块 进行定向(orientation):

角块:u/d 为定向面,xyz = 012;

棱块:u/d/f/b 为定向面,xy = 01;

对于保持 定向 信息,我们只需要定义,定位位置 当前 立方块 的 定向面 对应 的 编号就可以了。而对于 基本操作,对 定向的 改变,我们也只需要 记录,原始状态下,经过 基本操作后,各个 定位位置,的 定向面 对应 的 编号就可以了。如果,原始状态下,即, 定向面的编号为 0,经过某操作,到新位置后,定向面编号为 n,则 原来 定向面的编号为 m,经同样操作,到新位置后,定向面编号就是 (n + m) mod k,对于角块 k = 3,对于 棱块 k = 2。0- 不旋转,1-逆时针旋转,2-顺时针旋转。

令,V = (0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0) 表示 角块的所有定向,则 基本操作为对角块定向的改变为:

U = (0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0),

D = (0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0),

F = (1, 2, 0, 0, 0, 2, 1, 0),

B = (0, 0, 1, 2, 1, 0, 0, 2),

L = (2, 0, 0, 1, 2, 1, 0, 0),

R = (0, 1, 2, 0, 0, 0, 2, 1)

对于每一位来说都是 Z? ,总共 8 个 Z? 就是 Z?? ,但是 考虑 在 到 7 个 角块固定的情况下,我们无法 单独 旋转 剩下的那个,因此 G 在 V 上的作用 实际上 是 Z??。

令,W = (0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0) 表示 棱块的所有定向,则 基本操作为对棱块定向的改变为:

U = (0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0),

D = (0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0),

F = (0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0),

B = (1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0),

L = (0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0),

R = (0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0)

同理, G 在 W 上的作用 是 Z?11。

当以上编号混合在一起使用时,为了区分,分别用 c、e、v、w 作为 角块定位、棱块定位、角块定向、棱块定向 编号的前缀,并将编号写成下标。例如:

F = (c? c? c? c?) (e? e? e?? e?) (v?, v?, v?, v?, v?, v?, v?, v?) (w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?)

辅助工具

在进行下一步分析之前,我们先编写一点 JavaScript 代码,以帮助我们,对 G 中的 操作进行复合。

魔方状态(state)的 格式为:

state:[[角块定位], [棱块定位], [角块定向], 棱块定向]

声明 魔方初始状态 s? 如下:

魔方操作(operation)的 格式为:

[[[角块轮换], ...], [[棱块轮换], ...], [角块旋转], [棱块旋转]]

基本操作声明如下:

声明,在给定状态上执行魔方操作的函数:

声明,从给定状态中分析出魔方操作的函数:

定义 复合 函数:

为了输出简洁,当所有角块(或,棱块)不发生旋转 时,用一对空括号表示。

最后,我们对基本操作进行必要的扩展:

换位子 和 共轭

对于 任意两个 魔方操作 g,h ∈ G,如果,g 和 h 的复合 满足交换律,则:

gh = hg

等式两边右乘 g?1h?1,有:

ghg?1h?1 = hgg?1h?1 = h1h?1 = hh?1 = 1

如果 不满足交换律,则:

ghg?1h?1 ≠ 1

令,[g, h] = ghg?1h?1,称其为 换位子(commutator)。

一般来说,魔方相对面 ,如: F 和 B,U 和 D,L 和 R 之间是可以交换的,即,

[F, B] = [U, D] = [L, R] = 1

所有,换位子 之间是可以交换的,即:

[[g?, h?] [g?, h?]] = 1

关于,换位子有 性质1:如果 g 和 h 两种操作,只 共同影响 一个 小块 k,其中 g 为 n → k,h 为 m → k,则有 [g, h] = (k, n, m),[h, g] = (k, m, n)。

例如,若 g = (c? c? c?), h = (c?, c? c?),则 k = c?, n = c?, m = c?,于是有:

即,[g, h] = (c? c? c?),[h, g] = (c? c? c?)。

性质1推论:如果 g 和 h 两种操作,共同影响 的小块,刚好 在 g 和 h 中 分别 形成 轮换 σ 和 τ,则有 [g, h] = [σ, τ]。

例如:若 g = (c? c? c? c?)(c? c?), h = (c? c? c? c?)(c? c?),则 它们的共同影响小块 c?、c?、c?、c?,分别 在 g 和 h 中,组成轮转 (c? c? c? c?) 和 (c? c? c? c?),于是有:

即,[g, h] = [(c? c? c? c?), (c? c? c? c?)]。

魔方群中还有另外一种 称为 共轭(conjugate)的复合方式:对于 任何操作 g,h ∈ G,称 ghg?1 为 h 关于 g 的共轭。

共轭具有 性质2:如果 h = (a b c) 而 g 将 A, B, C 分别映射到 a, b, c,则有 ghg?1 = (A B C)。

例如:若 h = (c? c? c?), g = (c? c?)(c? c?)(c? c?),则有:

即,ghg?1 = (c? c? c?)。

魔方公式

好了!现在利用上面的知识,就可以开始构造魔方公式了。

寻找角块的换位公式

我们发现 B?1 关于 R?1 的 共轭 R?1B?1(R?1)?1 = R?1B?1R:

和 F2:

仅有 c? 共同影响,于是它们满足 性质1,有:

即,[R?1B?1R, F2] = R?1B?1R F2 (R?1B?1R)?1 (F2)?1 = R?1B?1R F2 R?1B?1R F2 = (c1, c7, c8)。

注意:因为 (ab)(b?1a?1) = abb?1a?1 = a1a?1 = aa?1 = 1,所以 (ab)?1 = b?1a?1。

这里 c?, c?, c? 不共面,考虑 R2 :

刚好 将 1 ? 1, 2 ? 8, 3 ? 7,于是根据 性质2,有:

开头的 RR RRR = R ,于是最终得到 公式C

即,

R2[R?1B?1R, F2]R?2 = RB?1RF2R?1BRF2R2 = (c? c? c?)

寻找棱块的换位公式

我们定义一种新的操作 M:面对 F 面,顺指针旋转 F 和 B 面之间那个中间的面M。M 操作 只改变棱块:

我们发现 M?1(或 M)与 U2:

共同影响 e?,因此 根据性质1,[M?1, U2] 构成三轮换:

即,[M?1, U2] = M?1U2MU2 = (e? e? e??)。

其实,M?1 就相当于 FB?1 的复合,只不过,在执行 M?1 后,还做了 R 面朝向了 U 的动作。

这时 执行 U2 相当于 执行 R2,于是翻译为 基本操作 [M?1, U2] = FB?1R2BF?1U2,验证:

最后, 根据 性质2,利用 R2U 将 这个 三轮换,换到同一个面上:

倒数第2, 3 项合并后,就得到了 公式D

R2U[M?1, U2]U?1R2 = R2UFB?1R2BF?1UR2 = (e? e? e?)

寻找角块的旋转公式

观察 D2 关于 RF?1 的共轭 RF?1D2FR?1:

与 U2:

它们,有共同的轮转 (c? c?),于是根据 性质1推论,有:

[U2, RF?1D2FR?1] = [(c? c?), (c? c?)] = (c? c?)(c? c?)(c? c?)(c? c?) = (c? c?)1(c? c?) = (c? c?)(c? c?) = 1

这样以来,[U2, RF?1D2FR?1] 就没有了位置变换,仅仅剩下的就是旋转:

于是,我们就得到 公式 E

[U2, RF?1D2FR?1] = U2RF?1D2FR?1U2RF?1D2FR?1 = (v?, v?, v?, v?, v?, v?, v?, v?);

公式 E 分别 对 c? 和 c? 进行 逆时针 和 顺时针 旋转。

寻找棱块的旋转公式

M 和 U 分别执行4次会恢复,那么 MU 执行四次,即,(MU)? 是什么呢?

我们神奇的发现:

(MU)? = F?1BLF?1BDF?1BRF?1BU = (w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?)

即,(MU)? 只对 e?, e?, e?0, e?? 旋转;

同样,(MU?1)? :

(MU?1)? = F?1BL?1F?1BD?1F?1BR?1F?1BU?1 = (w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?)

即,(MU?1)? 只对 e?, e3, e?0, e?? 旋转;

因为 棱块旋转 2 次就等于没有旋转,于是 (MU)? 和 (MU?1)? 的复合 结果 只对 e? 和 e? 进行旋转,这就是 公式F

(MU)?(MU?1)? = (w?,w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?)

可以验证:

暴力搜索

两轮换 称为 对换,在魔方群中 单独的 对换操作,是不可能的 因此 三轮换,成立 公式构造的 关键,除了上面利用 性质1 来 找寻 三轮换 的 方法为,我们还可以用计算机,进行暴力搜索。例如:在 2 个 R,3 个 R?1, 3 个 U, 2 个 U?1 的全排列中,进行三轮换搜索:

我们得到:

即,R?1U?1RURURU?1R?1U?1 = (e? e? e??)。然后 根据 性质2,利用 R2 将 这个 三轮换,换到同一个面上:

同样,将开头的 5 个 R 合并,就得到 和 公式D 类似的公式:

RU?1RURURU?1R?1U?1R2 = (e? e? e?)

对于旋转来说,以上的分析,最少只能的道 两个 角块(或 棱块)的旋转,我们无法做到 仅仅旋转 一个角块(或 棱块)。

上面,给定的公式都保证 角块(或 棱块)的旋转 时,所有小块位置不变,但 实际上,不一定需要这么严格,我们可以允许 与旋转小块同处一个面 内 小块的位置变换。通过暴力搜索,我们得到了公式B

即,

RUR?1URU2R?1 = (c? c?)(c? c?)(e? e? e?)(v?, v?, v?, v?, v?, v?, v?, v?);

以及,公式A

即,

FRUR?1U?1F?1 = (c? c?)(c? c?)(e? e? e?)(v?, v?, v?, v?, v?, v?, v?, v?)(w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?, w?);

公式 AB 都是 只 改变 顶层 位置的 操作。

其实,公式A就是 F[R, U]F?1,其中 [R, U]:

[R, U] 的功效是 (e? e? e?) ,即,将 顶层棱块 e? e? 和 中层 棱块 e? 轮换,但副作用 (c? c?) 变动了 底层。不过幸运的是,我们找到了 [F?1, U?1]:

[ F?1, U?1] 的功效 和 [R, U] 类似,而其副作也是 (c? c?)。因为 (c? c?)(c? c?) = 1,所以 [U?1, F?1] 的 刚好可以抵消 [R, U] 的副作用。于是,我们就得到了 公式A的附带公式

[R, U] [ F?1, U?1] 和 [ F?1, U?1] [R, U]

功效分别是 (e? e? e? e? e?) 和 (e? e? e? e? e?),即,将顶层的 四个棱块 与 中层 的 棱块 e? 轮转。

在魔方数学原理的指导下,通过这种计算机暴力搜索的方式,我们还可以找到很多有用的公式,目前紧紧OLL公式就有 57 个,而更多的复杂公式几百上千。

众所周知的 ”七步公式还原法“(层先法) 就包括了从这些公式中选出来的 一组基础公式(包括上面提到的 公式ABCD)。(七步公式还原法,已经有条友在回答中详细介绍过了,我这里就不累述了。)


不知不觉,已经写了 5千余字了。关于魔法群还有很多更深入的内容,例如:上帝数 等,由于篇幅有限,这里不能一一展开,以后有机会再说。

(小石头,数学水平有限,出错在所难免,希望各位老师和同学批评指正。)

(补充 2019/10/30)

我将辅助工具的代码放在这里,以便想要自己试验的条友复制粘贴。

运行环境:chrome 浏览器;

文件名:rc.html,包含代码:

<script>const s0 = [[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8], [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12], [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]]; const U = [[[1, 2, 3, 4]],[[1, 4, 3, 2]], [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]];const D = [[[5, 8, 7, 6]],[[9, 10, 11, 12]],[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]];const F = [[[1, 6, 7, 2]],[[3, 8, 11, 7]], [1, 2, 0, 0, 0, 2, 1, 0],[0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0]]; const B = [[[3, 8, 5, 4]],[[1, 6, 9, 5]], [0, 0, 1, 2, 1, 0, 0, 2],[1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0]];const L = [[[1, 4, 5, 6]],[[4, 5, 12, 8]], [2, 0, 0, 1, 2, 1, 0, 0],[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]];const R = [[[2, 7, 8, 3]],[[2, 7, 10, 6]], [0, 1, 2, 0, 0, 0, 2, 1],[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]];function perform(state, ... operations) {for(var g of operations) {var newstate = [g[0].reduce((l, c) => permute(l, c), state[0]), g[1].reduce((l, c) => permute(l, c), state[1])];newstate[2] = turn(state[0], state[2], newstate[0], g[2], 3);newstate[3] = turn(state[1], state[3], newstate[1], g[3], 2);state = newstate;}return state;}function permute(location, cycle) {var newlocation = Array.from(location);for(var i = 0; i < cycle.length - 1; i++) {newlocation[cycle[i] - 1] = newlocation[cycle[i+1] - 1];}newlocation[cycle[cycle.length - 1] - 1] = location[cycle[0] - 1];return newlocation ;}function turn(oldlocation, oldorientation, newlocation, spin, mod) {var neworientation = [];for (var i = 0; i < newlocation.length; i++) {var j = oldlocation.indexOf(newlocation[i]);neworientation[i] = (oldorientation[j] + spin[i]) % mod;}return neworientation;}function parse(state) {return [parse_cycle(state[0]), parse_cycle(state[1]), Array.from(state[2]), Array.from(state[3])];}function parse_cycle(location) {var flags = [], cycles = [];for (var i = 0; i < location.length; i ++) {if (i + 1 != location[i] && !flags[i]) {var cycle = [i + 1, location[i]], j = location[i] - 1;while(true) {flags[j] = 1;if (location[j] == i + 1) break;cycle.push(location[j]);j = location[j] - 1;}cycles.push(cycle);}}return cycles;}function compose(... operations) {return parse(perform(s0, ... operations));}const str = arr => arr.reduce((s, x) => s + (x[0] instanceof Array ? '[(' + x.map(y => y.join(' ')).join(')(') + ')]' : (x.length == 0 ? '[]' : '(' + x.join() + ')')), '').replace('(0,0,0,0,0,0,0,0)', '()').replace('(0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0)', '()');const c = (... ops) => str(compose(... ops)); const UU = compose(U, U), UUU = compose(U, U, U);const DD = compose(D, D), DDD = compose(D, D, D);const FF = compose(F, F), FFF = compose(F, F, F);const BB = compose(B, B), BBB = compose(B, B, B);const LL = compose(L, L), LLL = compose(L, L, L);const RR = compose(R, R), RRR = compose(R, R, R);const cycle = (... x) => [[x], [], s0[2], s0[3]];const M = [[],[[2,4,12,10]],[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1]];const MMM = compose(M, M, M);function perm(arr, callback, index){var swap = (a, i, j, t) => (t = a[i], a[i] = a[j], a[j] = t);index = index || 0;if (index < arr.length) {for (var j = index; j < arr.length; j++) {swap(arr, index, j);if (perm(arr, callback, index + 1)) return true;swap(arr, index, j); } }else {return callback(arr);}}</script>

文件名:rc2.html,包含代码:

<script>function perm(arr, callback, index){var swap = (a, i, j, t) => (t = a[i], a[i] = a[j], a[j] = t);index = index || 0;if (index < arr.length) {for (var j = index; j < arr.length; j++) {swap(arr, index, j);if (perm(arr, callback, index + 1)) return true;swap(arr, index, j); } }else {return callback(arr);}}R._tag = \"R\"; RRR._tag = \"R?1\"; U._tag = \"U\4

生活中,我们或多或少都接触过魔方。魔方(Rubik’s Cube),最早被称为“魔术方块”,与中国人发明的“华容道”、法国人发明的“独立钻石”一起被称为智力游戏界的三大不可思议。魔方,英文名为Rubik's Cube,又叫鲁比克方块,最早是由匈牙利布达佩斯建筑学院厄尔诺·鲁比克(又称作厄尔诺·卢比克)教授于1974年发明的。魔方竞速是一项手部极限运动。因为足够多变,复杂烧脑,能独立还原之人少之又少。因此,在很多人眼里“会玩魔方”= 高智商。

当时是为了帮助学生更好地认识空间立体几何。后来他在魔方的6个面涂上不同颜色,转动数步之后,魔方被打乱,但想要复原至初始状态是有一定难度的。有商人敏锐地嗅到其中的商机,成功地将魔方作为一种益智玩具推向全世界,与华容道、独立钻石并称世界三大智力游戏。

魔方的冷知识

别看个头小,魔方可拥有43,252,003,274,489,856,000 种变化!来试试看你能答对几条关于魔方的冷知识吧!

1.三阶魔方一共有多少块?

“这太好算了,3x3x3=27块!”

魔方的构成 三阶魔方是由 3×3×3-1=26 个小方块组成的立方体,有 6 个面(还原之后每个面颜色相同,共 6 种颜色),每个面有 9 个 小面,共 54 个小面。26 个小方块包括 6 个中心块(仅一个可见 面)、12 个棱块(两个可见面)、 8 个角块(三个可见面)

没错,最早由鲁比克教授设计的魔方是由27块组成的。但是如今的魔方将最中央的方块“变成”让魔方转动更顺滑的中心轴,所以现在的三阶魔方一共有26块,你答对了么?

2.世界上复原魔方时间最久的是多少?

“肯思考的话,估计也就一两个月吧”

No No No,英国《每日邮报》报道,英格兰汉普郡的建筑工人帕克从1983年买下魔方开始,一直在为复原魔方努力,历经26年、2.7万个小时后终于成功。他也成为了世界上解开魔方用时最长的人(这样的世界纪录笔者可不想要)

3.最高阶的魔方有多大?

“五阶?不能比七阶多了吧....”

目前可以批量生产的最高阶魔方已经达到了17阶,有些爱好者甚至自己用3D打印机制作了33阶魔方哦~(这转起来可真是个体力活....)

4.什么样的人魔方玩的快?

“成年人?天才吧……”

这就更是大错特错啦,包揽多项世界魔方赛冠军的“菲神”是“90后”,很多“00后”、“10后”更是成绩超过成年人,并且玩起了“异型魔方”,这都和他们日常的勤奋练习分不开。听说“菲神”备赛的时候一天要练习十个小时,果然是台上四秒钟,台下十年功啊。

基本原理

有限中蕴含着无限:魔方是有限块体单元的有序组合,可以有无限的变化。

无限中蕴含着有限:无限万化的魔方组合中蕴含有限的规律与本质核心。

魔方具有深刻的哲学寓意,既有隐性的内在规则与核心本质,又有显性的形式变化。用魔方类比学习生活江西省新增本土确诊25例,形象的阐释生产生活中蕴含的道理,便于理解和应用。

拆解魔方的过程,就是一个逐渐精简知识/问题现象的过程,逐渐接近知识/现象/问题的本质核心。拆解魔方的过程形象的解释了“为道日损”的含义,最后整体的魔方变形离散单元的时候,恰好解释了“道在其中,而不见其形”的含义。

组装魔方的过程就是从认知原点/知识原点逐渐增加知识/现象/问题复杂性的过程,使问题更加完善。组装魔方的过程形象的解释了“为学日益”的含义,最后离散单元有序组合成整体的过程,充分体现了“现象是离散单元有序组合”的含义。

转动魔方的过程,就是一个分析问题、理解问题,解决问题的过程,感知-观察-测量-分析-试验-内化-理解-判断-选择-实践-评价-内省的过程。经过刻意学习和练习,就会形成完整的思考回路,形成清晰的思路和操作方法,经过刻意的练习,使魔方从有序到无序,从无序到有序,完成从生手-新手-熟手-高手的转变。如果不去认真思考,专心学习,刻意练习,实践反思,就会处于混沌状态中而不能自拔。

常见三阶复原的方法

魔方有很多种类,三阶是最基础的一种,其他种类的魔方很多都是三阶的变形,比如二阶、四阶、棕子魔方等,通过类比三阶魔方,可以举一反三,将其他魔方降阶为三阶,还原其主体部分,剩下的部分只需要解决当前这种魔方的某些特殊情况即可。

魔方有一套完整、简洁、准确、美妙的表达系统。利用前(Front)、后(Back)、左(Left)、右(Right)、顶(Up)、底(Down)这六个面(side)的英文单词首字母大写来表示某个面的转动。同时,每个面的旋转又有两种方向:顺时针和逆时针,在右上角标记',则为逆时针旋转90度,若没有标记,则为顺时针旋转90度。所以,R U R'的含义是:首先将右面顺时针旋转90度,再将顶面顺时针旋转90度,最后将右面逆时针旋转90度。此外还有更多转动的符号表达,如双层、中层、整体转动等,本文只是简介,不再赘述。

层先法:魔方有三层,层先法则是一层一层地还原,也是魔方最流行的初级复原方法,有些朋友“复原”第一面的方法,其实层先法的前几步比较相似。掌握基础的层先法后可以通过学习更多case的公式,升级为CFOP法,这也是目前速拧项目应用最广泛的复原方法。

桥式:这种解法先搭建两个1×2×3的块(也就是“桥”),然后再复原剩下的4个角、6个棱及4个中心块。其主要特点有:灵活,公式量少,步数少,但由于需借助更强的观察能力和预判能力,且相对来说不易理解,不太适合初学者直接上手。也正是因为其搭桥的方式很灵活,掌握之后或许能展现出比CFOP更加强大的威力。

角先法,棱先法:顾名思义江西省新增本土确诊25例,先复原角块或棱块,在某种意义上,盲拧采用的就是这类方法。

玩魔方必知的心理学理论

心理学家维纳说:成败=能力+努力+难易+运气+(身心+环境),而这六种因素分别有什么特点,我来画张示意图:

魔方中的数学

1.魔方中的排列组合

由排列组合中的乘法和加法原理可知,三阶魔方共有 8!×38×12!×212 3×2×2 种状态。除去被轴固定的 6 个中心块外,剩 余 20 个小块, 8 个角块放在 8 个角位置,全排列为 8!,每个 角块的三种颜色因为方向的不同又有 3 种方法,因此共有 8!× 38 种排列;同理,12 个棱块共有 12!×212 种排列。

但是魔方还原 过程中,保持其他小块不动时,不可以单独改变一个角块的朝 向,不可以单独改变一个棱块的朝向,也不可以单独交换一对 棱块或一对角块的位置,因此需要除去 3×2×2。由此可见,要凭 运气把一个颜色斑驳的魔方还原成同面同色几乎是不可能的。

2.魔方的对称性

对称是一个几何图形 Φ 的如下性质:在某个变换群 G 的 作用下, Φ 被映射到自身上,这个群称为对称群。如果变换群 G 是一条直线,那么几何图形 Φ 就是关于直线 G 的对称图形;如 果变换群 G 是一个点,那么几何图形 Φ 就是以点 G 为中心的 对称图形。

若以点 G 为中心的对称图形 Φ 在平面内绕着 G 旋 转 360°/n(n 是一个整数)后与自身重合,那么 Φ 有一个 n 阶对 称,且 G 称为其对称中心。如图 a, b, c 分别是以 O 为中心的 2 阶、 4 阶、 3 阶对称。这样的对称性在正方体中完全展现,只是此 时绕平面内某点的旋转换成了空间中绕某直线的旋转。

三阶正方体魔方具有 2 阶、 3 阶、 4 阶对称轴,这样的对称 性是除了球体以外的其他物体所不能比拟的。魔方的还原过 程就在于旋转中魔方色块位置的交换,对于魔方每层每次的旋 转都是绕着该层中心块的变换,这样的保持点间距离不变的空.

3.魔方群

魔方的转动是指将魔方某个面上的所有块顺时针(面对该面)旋转 90°。相应的,若是逆时针旋转则称为逆转动。为了记录下转乱、复原的过程,习惯上采用由 David Singmaster 发明的符号来书写。以英文 Up(上)、Down(下)、Front (前)、Back(后)、Left(左)、Right(右)的第一个字母分别表示魔 方的上、下、前、后、左、右六个面的转动;用小写字母 u、 d、 f、 b、 l、 r 表示各面及相应的中心块;用 xy 来表示位于 x 面 y 位置的 棱块小面,如 uf 表示 u(上)面 f(前)位置的小面;用 xyz 表示位 于 x 面 yz 位置的角块小面,如 ufr 表示位于示 u(上)面 fr(前 右)位置的小面。

在对魔方任意一个面进行转动的时候,该面所在层的中心 块不会改变,其余 20 个小面的位置随之发生改变,这样的转动 可以用一系列小面的置换来表示:U=(ulb ubr urf ufl )(ub ur uf ul)(bul rub fur luf)(bu ru fu lu)(bru rfu flu lbu) D=(dbl dlf dfr drb)(db dl df dr)(bld lfd frd rbd)(bd ld fd rd)(bdr ldb fdl rdf) F=(flu fur frd fdl)(fu fr fd fl)(ufl rfu dfr lfd)(uf rf df lf )(urf rdf dlf luf) B=(bul bld bdr bru)(bu bl bd br)(ulb ldb drb rub)(ub lb db rb)(ubr lbu dbl rbd) L=(luf lfd ldb lbu)(lu lf ld lb)(ufl fdl dbl bul)(ul fl dl bl)(ulb flu dlf bld) R=(rfu rub rbd rdf)(ru rb rd rf)(urf bru drb frd)(ur br dr fr)(ubr bdr dfr fur)

设 G= U, D, F, B, L, R 是魔方所有转动生成的集合,可以 证明该集合以合成作为运算构成一个群,称为魔方群。它是上 述一系列小面的置换作为生成元的一个循环群。G 中的元素代表了所有置换的情形,魔方变换的所有状态 都能够找到与之相应的元素,魔方从还原状态经过一系列变化 再次还原,实现了一次循环,实际也是 G 中的元素经过周期性 的操作能够实现的,从中可以看到魔方还原与循环群的共性。

结语

当初厄尔诺·鲁比克教授发明魔方,就是将其作为帮助学生增强空间思维能力的教学工具。经过观察、分析,我们不仅可 以找到魔方中蕴涵的数学知识,也看到了魔方中的教学因素:通过魔方的外观展示和结构剖析帮助学生建立立体模型的概 念,增强空间观念,通过魔方还原有助于学生深刻感受置换、循环,理解群论的相关概念,从外观一个简单的立体图形,到还原 过程中的各类变换 有助于学生逻辑思维能力的学习和提升。

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针对每一个问答都本着绝不大胆胡说,只管小心求证的态度,疯评科技来解答您的提问。

魔方的原理主要是依托于正方体的六个面的中心块而进行转动变化的,这6个中心就是

永远在固定位置,这也是还原魔方的最核心依据。因此需要考虑的如何去转动还原其它8个角块,12个棱块,最终沿着这些思路而想出各种不同的解法。

魔方的变化数量的计算

在6个中心块定好朝向后,正好构成了一个坐标系,8个角色块全排列8!,而每个角色块有3种朝向,所以是8!*(3的8次方),12个棱色块全排列每个有2种朝向是12!*(2的12次方),这样相乘是一个总的变化数量,但有很多重复的情况。对于8个角块,7个角块朝向定好了,第8个角块朝向就定了,所以8个角块的朝向实际上只有3的7次方种可能性,12个棱块也类似,11个棱块的朝向确定了,第12个也就确定了,所以12个棱块的朝向只有2的11次方种可能性,另外呢,就是在角块和棱块的全排列8!*12!里(角块只能和角块交换,棱块只能和棱块交换,所以不是20!),有一半的可能性是不被允许的

这么多种变化。

魔方的分类

魔方按照形状可分为正阶和异性魔方两种。

正阶魔方

所谓正阶魔方就是指的2阶,3阶,4阶这样下去,目前量产的最高阶魔方是17阶,以后可能会能量产出来更高阶的魔方。

异性魔方

不规则的魔方就叫做异形魔方,各种各样,也比较有意思,有几十种之多。

魔方的还原方法

我们在电视上可以看到会玩的人还原的非常快,只有几秒钟,这都是高级还原方法,对于新手刚入门,可以通过入门方法还原,几天即可自学会,刚学会,五六分钟完全可以复原。

初级还原方法——层先法

层先法,顾名思义就是一层一层的进行还原。

①对好白色底面十字

②复原白色底面+侧面T字

③复原中间层

④对好黄色顶面十字

⑤复原顶层黄色面

⑥复原顶层角块

⑦复原最后几个棱块

这个没什么特别的方法,就是熟能生巧了,当然有一点点空间想象力会好一点。

高级还原方法——CFOP

高级还原方法就主要是记公式了,大概119个公式,有的公式非常长,通过配合魔方手法的肌肉记忆,并不难。

①对好底层十字

②复原前两层

③对好顶层朝向

④对好顶层顺序

魔方比赛

魔方比赛主要分为速拧和盲拧两种。

这个很好理解,速拧就是在随机打乱公式打乱下比拼复原速度,分单次成绩和平均成绩。

盲拧就是盲眼比赛,可以有15秒的观察时间,计入成绩时间内。


魔方的原理就是通过固定一些中心块或者固定几对中心块的相对位置,再进行复原的方式,或通过总结经验,或通过计算机计算出最优解,形成固定公式来解。

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魔方(Rubik's Cube)又叫魔术方块,也称鲁比克方块。是匈牙利布达佩斯建筑学院的厄尔诺·鲁比克教授在1974年发明的一种教具。

因为鲁比克教授是一名建筑学教授,他为了帮助学生们认识空间立方体的组成、结构以及锻炼学生的空间思维能力和记忆力,于是设计并制作出了如今的三阶魔方的形状的立方体,并在其6个外表面涂以6种不同的颜色,于是魔方从此诞生了。

魔方的变化非常复杂,相传鲁比克教授制作出第一个魔方后,他自己也足足用了一个多月时间才能还原。

随着魔方在全世界流行,在1997年由原捷克的Jessica Fridrich(杰西卡·弗雷德里奇)发明了CFOP(网上也有另一种说法是该方法是由数量众多的魔方速拧选手在20世纪80年代发明的,有兴趣的朋友可以自行考证),CFOP的出现使得当时世界魔方还原速度突破了20秒大关,而发展到现在,甚至可以5、6秒就能还原。

而初学者比较流行的解法就是LBL(层先法),又叫七步法,可以说是CFOP的简化版,特点是容易说,不用记太多公式,缺点就是步数较多,速度比较慢。

因为魔方的原理是什么?其实魔方是必须要自己体验的,就算你列出所有原理也是没有用的,必须要你动手去尝试。而当你最终凭自己的努力第一次还原出完整的魔方,那一刻、那种成功满足的喜悦是无以言表的,那种感觉就好像小时候第一次学会踩自行车时的心情一样,非常兴奋开心,而且又非常想与别人分享的。

相信很多人都可能被魔方难住过,甚至可以说是童年阴影,我就是其中一个。但后来我自己偶然艰难学会了,于是发现原来我自己原来也是可以有能力去做好一件原本我认为不可能的事的,于是魔方就变成了不是一个玩具,而是变成了一个肯定,一个激励,一个信心,给予了人前进的力量。

如果你是一个初学者,你曾经看过一些很专业的魔方教程被难住了,或者可以试试看我的魔方视频,它应该比其它一些专业的魔方教程容易理解一些。这虽然好像黄婆卖瓜一样,但我是真诚的,我希望别人也能感受到成功还原魔方时的那一份喜悦。我相信当你成功还原出魔方的那一刻,你会明白我这一句话的。

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迷搂转

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魔方原状魔方(英语:Rubik's Cube)是匈牙利建筑学教授和雕塑家厄尔诺·鲁比克于1974年发明的机械益智玩具。根据估计,自发明来,魔方在全世界已经售出了约1亿多只。

魔方在1980年代最为风靡,至今未衰。面世不久后,很多类似的玩具也纷纷出现,有些出自发明人鲁比克,有些则是出自别人之手。包括4 × 4 × 4,2 × 2 × 2 和5 × 5 × 5 版的魔方。

作为魔方的发明人,鲁比克教授拥有匈牙利专利号#170062,却没有申请国际专利。(他认为别人不大愿意生产这种玩具,但实际上克隆产品几乎马上就出现了。)

目录 [隐藏]

1 什么是魔方

1.1 一些基本术语

1.2 魔方的起源

1.3 魔方的流行

1.4 魔方的构成

1.5 魔方的血统

1.6 关于它的发明人

2 魔方的分类

2.1 普通魔方

2.1.1 二阶魔方

2.1.2 三阶魔方

2.1.3 四阶魔方

2.1.4 五阶魔方

2.2 变种魔方

2.2.1 Square one

2.2.2 非对称魔方

2.2.3 捆绑魔方

2.3 异型魔方

2.3.1 Skewb

2.3.2 Megaminx

2.3.3 Pyramid

2.3.4 连体魔方

2.4 衍生魔方

2.4.1 魔球

2.4.2 魔板

2.4.3 魔表

3 魔方的玩法

3.1 普通玩法

3.2 竞速玩法

3.3 最少步骤还原

3.4 盲拧

3.5 单拧

3.6 脚拧

3.7 图案

4 魔方的解法

4.1 二阶

4.2 三阶

4.2.1 层先

4.2.2 角先

4.2.3 棱先

4.2.4 Fridrich方法

4.3 四阶

5 著名的魔方爱好者

5.1 日本

5.2 欧美

5.3 亚洲

6 魔方的纪录

6.1 三阶竞速赛

6.2 趣味纪录

7 魔方对于世界的影响

7.1 数学与魔方

7.2 计算机与魔方

7.3 生活中的魔方

8 外部链接

9 参考文献

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什么是魔方

魔方一种用于娱乐的玩具江西省新增本土确诊25例,最初的魔方是三阶立方体,26个小方块和一个三维十字连接轴组成。其中包含6个处于面最中心无法移动的块,12个位于棱上的块和8个角块。六个面每个有一种颜色,一般来说,标准的魔方的颜色应该是蓝、白、红、绿、黄和橙色,其中蓝白相对、绿黄相对、红橙相对。

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一些基本术语

阶:阶数是指魔方每个边所具有的块数,比如三阶魔方每个边就有3个小块。

复原:指魔方从非原始状态到原始状态的过程。

POP:指在复原中魔方的某些组成部分从魔方上面脱离的情况,如果是出现在比赛中作为无效的复原过程。

DNF:即Did Not Finished指魔方复原者感觉无法在自己满意的时间内完成魔方而弃权的情况,在比赛中可以有一次DNF。

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魔方的起源

正如本条目开头所言,最早的魔方是鲁比克教授发明的,但是并不是为了投入生产和娱乐。因为他是建筑学和雕塑学教授,所以他自己动手做出了第一个魔方的雏形来帮助学生们认识空间立方体的组成和结构。在他完成第一个作品以后,转动了几下,发现原本齐整的魔方竟然很难恢复,于是他意识到这个新的发明会很不简单。但是他想不到的是,这个边长不到6厘米的玩具竟然会在未来风靡全球,甚至出现了以魔方为道具的运动。

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魔方的流行

魔方广为大家喜爱是在80年代。从1980年到1982年总共售出了将近200万只魔方。1981年,一个来自英国的小男孩,帕特里克·波塞特(Patrick Bossert)写了一本名叫《你也能够复原魔方》(ISBN 0140314830)的书,总共售出了将近150万本。由于魔方的巨大商机,鲁比克教授和他的合伙人一同开发了二阶和四阶魔方,这两个产品同样取得了成功。

在中国,魔方是80年代最抢手的玩具,如同今天孩子们手中的掌上游戏机一样,成为青少年最喜欢的玩具。但是随着改革开放,越来越多的新奇玩具进入了中国,中国的魔方热潮也在渐渐消退。

不过最近几年,中国的非正式魔方社群魔方吧正在努力改变公众对于魔方的看法。魔方不仅仅是小孩子的玩具,更是一种休闲放松的方式,再加上更有刺激和挑战性的竞速、单手拧魔方的玩法,越来越多的人正在重新关注魔方。

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魔方的构成

三阶魔方由一个连接着六个中心块的中心轴以及结构不一的20个方块构成,当它们连接在一起的时候会形成一个整体,并且任何一面都可水平转动而不影响到其他方块。

四阶魔方相对于三阶来说就要复杂的多,它的构成分为两类,一类中心是一个球体,每个外围的小块连接着中心球的滑轨,在运动时候会沿着用力方向在滑轨上滑动。第二类是以轴为核心的四阶魔方,这类魔方的构成非常复杂,除了中心球和外围块外还有很多附加件。作为竞速运动来说第二种构成的四阶魔方运动速度快,不易在高速转动中卡住。

五阶魔方的构成则更甚于四阶魔方。每发明一种新的高阶魔方都要经过很长时间,因为不仅要考虑到项目的可行性,还要考虑如果将魔方作出来后能不能稳定的用于转动。正是由于这个原因,五阶魔方是官方公布的最高阶魔方,其结构也不是一般的爱好者可以想象出来的。

六阶(含)以上的魔方目前还没有官方版本。不过不久前传言说已经有日本人制作出来样品并且发送法国公司尝试生产了。高阶魔方之所以难以制作,因为如果还是按照三阶魔方同比增加和扩大的话,角块在转动中可能会因无支撑物而从空中掉落。以前在网上所看到过的所谓八阶魔方后来证明不过是用普通的三阶拼凑出来的。

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魔方的血统

其实魔方并不只有一种配色,现在所流行的是最初的版本,事实上也还有其他版本的配色。

第一种是由香港生产的最初的配色,最早在80年代就有销售,现在大多数销售的和它不同的是将茶色换成了橙色。

第二种也是香港生产的,是和第一种同一系列的魔方,但是配色稍有不同。

第三种是由美国生产的,配色完全改动,由白对黄,蓝对绿,红对茶。

第四种是由匈牙利原产的,配色接近于美国产的魔方。

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关于它的发明人

厄尔诺·鲁比克(Ern? Rubik),出生于

参考资料:http://wikipedia.cnbolg.org/wiki/%E9%AD%94%E6%96%B9

回答者:wikidigest - 高级魔法师 六级 1-7 09:39

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魔方是由匈牙利 布达佩斯商用艺术学校教师鲁比克发明的,目的是为了增强学生的三维空间想象能力。

魔方是一个正方体,每个面由9个小方块组成,同一面的每个小方块上都涂上同一种颜色,一共是6种颜色,转动这些小方块竟能组成 8!×37×12!×210 =43,252,003,274,489,856,000 ≈4×1019种不同的颜色组合图案!大约为4000亿亿种。

为了便于描述及记忆,我们定义一下魔方各个方块的名称:

角方块:8个顶角上的方块,每个方块只看到3面,有3种不同颜色;

棱方块:两个角方块之间的方块,整个魔方有12条棱故共有12个棱方块,每个方块只看到2个面,有2两种颜色;

中方块:每个面中央的方块,它只露出一面。

我们再分析一下上面的计算:

8!(8个角方块可能有8个位置) ×37(8个角方块各有3种不同的颜色朝向,注意不是38,因为决定了7个角方块方向后,第8个角方块的方向也就固定) ×12!(12个梭方块各有12个可能的位置,但11个梭方块也决定第12块的位置,故应为12!×1/2) ×210(12个梭方块各有2个不同颜色朝向,同样11个梭方块的方向也决定 了第12个梭方块的方向,故为211)。

1974年夏天,鲁比克 成功地设计了这个机械装置,在兴奋之余随意旋转几下小方块,却发现被扭乱了的立方体无法还原。后来他花了几个星期的时间去研究各小方块之间的位置关系才恢复原状。

魔方玩法

把颜色已经搅乱了的各个面还原到每个面都是一种颜色,这也是魔方的基本玩法。

方法一:先解决上层(或称顶层,当然若倒过来放则称底层),然后底层,最后是中间层。

方法二:先解决底层,然后中层,最后是顶层。

魔方图案

1.色心 RsUsFsRs'Us2(见标题左)

2.驴桥 (RsFs)3(见标题右)

3.龙 (FaRa)3

4.十二曲桥 (FaRa)3Us2

5.巨介子 BL'D2LDF'D2FD'B'F'RU2R'U'BU2B'UF

6.双环 BRsD'R2DRs'B'R2UB2U'DB2RaU2Ra'B2D'

7. 6U L'R2F'L'B'UBLFRU'RLRsFsUsRs

8.蛇 BRsD'R2DRs'B'R2UB2U'DR2D'

9.虫 RUF2D'RsFsD'F'R'F2RU2FR2F'R'U'F'U2FR

10.五彩十字

11.双重介子 BL'D2LDF'D2FD'B'F'RU2R'U'BU2B'UF (R'D2RB'U2B)2

12.十字 (R2D2)2Rs2(D2L2)2UFsUs2FsD2Fs2U

注:以上表示法均为美国魔方大师辛马斯特的算子表示法:

以英文Up(上)、Down(下)、Front(前)、Back(后)、Left(左)、Right(右)的第一个字母分别来表示魔方的上、下、前、后、左、右六个面,即U(上)、D(下)、F(前)、B(后)、L(左)、R(右)。当旋转魔方的右层时,从右侧看,若按顺时针方向转动90°,则用R表示这一旋转动作,若按反时针方向转动90°,则用R'表示这一旋转动作,若按顺时针方向转动180°,则用R2来表示。另外,将夹层的运动RL'简单记作Rs(表示左右两层同时以右层为基准的顺时针方向转动90°),并将夹层的运动RL简单记作Ra(即右层顺时针转90°,左层则与之反方向旋转90°),而(RsFs)3则表示将RsFs的动作重复做3次。

还原六面同色:

方法一:先解决上层(或称顶层,当然若倒过来放则称底层),然后底层,最后是中间层。

方法二:先解决底层,然后中层,最后是顶层。

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“净魔方”是什么

“净魔方”是真正”魔方“吗?显然不是。它的全称河湖水环境原位修复技术,是长江勘测规划设计研究院(以下简称长江设计院)近年从韩国引进的一项专利技术。为使该技术充分适应我国实际需求,长江设计院在遵循原有技术原理的基础上进行二次研发,最终探索出能满足不同需求,可系统性解决河湖水环境和水生态问题的技术和产品体系。

“净魔方“的原理

“净魔方“是由多种天然矿物质经离子交换技术制成带有电荷的、多孔状矿物质综合体,简单说来,当修复剂进入水体后,能像磁铁一样吸附水体中的污染物,经吸附、凝聚后沉淀于水底,达到逐步降低水体污染物浓度的效果。” 长江设计院环境公司教授级高级工程师张曦详细介绍道,“再者,修复剂材料为天然矿物质,不添加任何化学物质,不会对生态环境造成破坏,因而也十分安全高效。”

净魔方的用处

不仅如此,具有多孔隙结构、高附着率特性的“净魔方”修复剂有利于携氧,进入水体后犹如许多“悬挂”在水中的“富氧空间”,可显著提高水体溶解氧浓度。在吸附大量污染物的同时,也为水体以及底泥中的土著微生物构筑了一个良好的生长附着环境和广阔的代谢增殖空间,进而为再现一个自然的、能自我调节的河湖良性生态系统奠定基础。

“值得一提的是,‘净魔方’不但能净化上覆水体,还能原位消减固化底泥。在土著微生物的作用下,让沉淀于水底和底泥中的有机部分被氧化、分解、吸收,无机成分被氧化、吸收或置换,使底泥逐渐被消减、沙化,最终形成沙化层覆盖在下层底泥之上,以此来阻隔下层污染物的溶出,避免底泥再悬浮产生污染。同时,修复剂强大的离子交换能力,还可使水体中的重金属离子与其晶格内的钾、钠等离子发生置换,并固定在晶格内部江西省新增本土确诊25例,从而失去游离态时的污染性。这也是该技术优于国内其他修复技术的最大特点。”张曦如是说。

新的优势

控源截污是河湖水环境治理和水生态修复的前提,倘若只治理内源以及上覆水体本身,往往治标不治本。为此,长江设计院集成“净魔方”技术和固载微生物技术之优势,创造性地研发出“复合生态滤床”、“富氧生物床”以及“曝气生物滤池”等外源分散式减排净化系统。充分利用“净魔方”颗粒的高效净水性能和优越的固化微生物载体特性,构建起一套好氧、厌氧共生的复合生物系统,使固体有机污染物在净魔方空隙内被厌氧液化,可溶性有机污染物被好氧分解,从而在源头上减少了污染物的入河负荷。

相较于传统管网系统收集污水后再集中处理而言,分散减排净化系统更适用于不具备截污条件,或近期无法截污的分散式排水口。结合现场实际情况,使用者可便捷灵活地布置不同类型的分散式处理设施,以实现对污水的就地处理,避免了传统集中式处理工程系统性强、投资较大、建设周期长、运行复杂等弊端。

1、公司应用国际领先的净魔方河湖水环境原位处理技术,对水库、湖泊、饮用水源、养殖水体、河道黑臭等水体进行原位处理,对城镇污水处理厂进行提质达标改造。

2、原位修复技术有效地集成了静电吸附、光催化分解、土著微生物活化、水生生态修复等技术优势为一体,彻底解决底泥顽症,恢复水体自净能力,永保“水秀”本色。

3、用于处理水库、湖泊和饮用水源地等污染水体不需要抽水、换水和清淤疏浚等

4施工简单,见效快,成本低,无二次污染,治标又治本。

5、该技术已在上海、广东、深圳、浙江、江苏、湖北、天津成功应用

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我本人也玩过魔方,我只是玩了三阶魔方和四阶魔方,其实就是一种公式,和手法,记住公式了,公式是有分步骤的,比如:三阶魔方七步还原法:第一步:将中间是白色的一面对着上面江西省新增本土确诊25例,做出白十字。第二步:将白色的角块归位。第三步:将中间层边归位。第四步:将顶层边块调整向上,做出黄十字。第五步:将黄色角块调整到十字周围。第六步:根据口诀将四角的黄色块定位。第七步:将边上的色块调整到对应的位置就可以了。

不断练习几次,并且记住每一步步骤,能够还原了,然后就讲究练习手法,这个也需要不断的练习,逐步掌握了手法,再者就练习速度了。

玩魔方是很有意思的,四阶魔方就比较复杂一点了江西省新增本土确诊25例,不过也是有步骤的,初步学习是有点困难,练习多了,就好了。

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