誰知道魔方的原理是什麼,解魔方的本質原理是什麼?

時間 2022-03-07 15:50:03

1樓:肖霄

魔方,全稱魯畢克魔方,由瑞士人魯畢克在2023年間發明。

魔方由26個立方塊和一個三維的十字連線軸組成,它的物理結構非常巧妙,這26個立方塊由連線軸連線構成一個大的立方體,在立方體的每個面上有9個小立方塊,每個座標軸方向上分為三層,每層都可以自由轉動,通過層的轉動改變小立方塊在立方體上的位置。小立方塊依據其所處的位置分為角立方塊、邊立方塊、中心立方塊:處在8個角上的為角立方塊、處在12條邊上中間的為邊立方塊、處在6個面中心的為中心立方塊,在一個魔方中有8個角立方塊、12個邊立方塊、6箇中心立方塊。

角立方塊有3個面可見、邊立方塊有2個面可見、中心立方塊只有1個面可見,共有54個面可見,即立方體的每個面上各有9個可見的小立方塊的面。我們稱這些小立方塊的面為方塊(不是立方塊),相應的有角方塊、邊方塊、中心方塊。轉動層時,改變了小立方體的位置,也改變了方塊的位置。

將大立方體的各個面塗上顏色,同一個面的各個方塊的顏色相同,面與面之間的顏色都不相同,這樣,共有6種顏色,每種顏色的方塊各有9個,這種最初的狀態稱為魔方的原始狀態。

轉動魔方的各個層(以下稱轉動魔方或轉動),改變了方塊的位置,使得魔方的各個面上方塊的顏色變得不相同了,即轉亂了魔方。我們可以按照某種規則轉動魔方,使其回覆到原始狀態,這就是所說的魔方的復原;還可以通過顏色的搭配,使魔方的面呈現出各個圖案,如:l形、u形、工字形、口字形等等,這種特定的轉動程式稱為圖案轉動。

轉動魔方,可以使任意一個方塊落到任意一個相應的位置(「相應」的含義是:角方塊只能落到立方體的8個角、中心方塊只能落到立方體的6個面的中心等),由這些方塊不同顏色、不同位置的組合,魔方共有(12!*312)*(8!

*28)*6!/6=3.153*1023種狀不同狀態,由此可見,要將一個轉亂的魔方用隨機轉動的方法進行復原是不可行的。

2. 預備知識

1。面:魔方有6個面。

用手將魔方水平握住,以自己為參照,把魔方的各個面分別稱為上面、下面、前面、後面、左面、右面;前面是魔方正對自己的一面,後面是看不見的那一面。在以下的轉動程式中把各個面相應的簡記為:u、d、b、a、l、r;

2。位置:握住魔方後,魔方的各種方塊都有了其位置,我們用各面相交的形式來標定方塊的位置,三個相交面確定一個角方塊,兩個相交面確定一個邊方塊,中心方塊只用一個面就可以確定,用如:

「上前左」表示處於上面和前面和左面相交的那個角方塊,「後右」表示處於後面和右面相交的那個邊方塊,「下」表示處於下面的那個中心方塊。在以下的轉動程式中同樣以簡記方式來指示方塊的位置,如:「dar」表示下面和後面和右面相交的角方塊等;

3。轉動方向:轉動有順時針、逆時針之分,以各個面為時鐘面作參照,這樣,各相對面(上與下、左與右、前與後)的相同的轉動方向在實際轉動時正好相反,由於各個面有4條邊,轉動時有90度、180度和270度三種情況,如順時針90度、逆時針90度、逆時針180度等,顯然,順時針180度=逆時針180度、順時針270度=逆時針90度等,所以,只用考慮三種轉動情況:

順時針90度、逆時針90度、180度。在以下的轉動程式中,把順時針90度簡記為「+」、逆時針90度簡記為「-」,180度簡記為「=」。因此,可以把「將魔方的上面順時針轉動90度」這個動作簡記為「u+」,而「a=」表示「將魔方的後面轉動180」,等等;

4。定位:指方塊的定位,是將一個方塊轉動到它應處的位置,要復原魔方,則每個方塊都必須「歸位」即回到應處的位置,如「上前左」角方塊可能處在8個角中的任意一個角上,當它在其它7個角上就必須通過適當的轉動使其回到「上前左」位置,這個過程就是定位;

5。對色:魔方復原後,同一面方塊的顏色都相同。以每個面的中心方塊的顏色為參照,當某個已定位方塊的顏色與中心方塊的顏色相同時,稱為對色。

6。 3. 復原魔方的四要素:

要想「玩轉」魔方,必須具有以下幾點:

1。大小適中且轉動靈活的魔方

2。靈巧的雙手

3。敏銳的觀察力

4。高效實用的轉動程式

4. 魔方復原的原理、復原方法的種類

1。原理

2。種類

5. 本魔方復原方法的特點:

6. 復原初步

7. 從第一個角方塊開始

8. 上面角方塊的定位與對色

9. 下面的四個角方塊

10. 上面的四個中心方塊

11. 下面的四個中心方塊

12. 中層的四個中心方塊

13. 請欣賞已復原的魔方

14. 65種魔方圖案的轉動程式

1。l2。雙l

3。u4。h

5。口6。

2樓:匿名使用者

回答者:wikidigest - 高階魔法師 六級 1-7 09:39

其他回答 共 1 條

魔方是由匈牙利 布達佩斯商用藝術學校教師魯比克發明的,目的是為了增強學生的三維空間想象能力。

魔方是一個正方體,每個面由9個小方塊組成,同一面的每個小方塊上都塗上同一種顏色,一共是6種顏色,轉動這些小方塊竟能組成 8!×37×12!×210 =43,252,003,274,489,856,000 ≈4×1019種不同的顏色組合圖案!

大約為4000億億種。

為了便於描述及記憶,我們定義一下魔方各個方塊的名稱:

角方塊:8個頂角上的方塊,每個方塊只看到3面,有3種不同顏色;

稜方塊:兩個角方塊之間的方塊,整個魔方有12條稜故共有12個稜方塊,每個方塊只看到2個面,有2兩種顏色;

中方塊:每個面**的方塊,它只露出一面。

我們再分析一下上面的計算:

8!(8個角方塊可能有8個位置) ×37(8個角方塊各有3種不同的顏色朝向,注意不是38,因為決定了7個角方塊方向後,第8個角方塊的方向也就固定) ×12!(12個梭方塊各有12個可能的位置,但11個梭方塊也決定第12塊的位置,故應為12!

×1/2) ×210(12個梭方塊各有2個不同顏色朝向,同樣11個梭方塊的方向也決定 了第12個梭方塊的方向,故為211)。

2023年夏天,魯比克 成功地設計了這個機械裝置,在興奮之餘隨意旋轉幾下小方塊,卻發現被扭亂了的立方體無法還原。後來他花了幾個星期的時間去研究各小方塊之間的位置關係才恢復原狀。

魔方玩法

把顏色已經攪亂了的各個面還原到每個面都是一種顏色,這也是魔方的基本玩法。

方法一:先解決上層(或稱頂層,當然若倒過來放則稱底層),然後底層,最後是中間層。

方法二:先解決底層,然後中層,最後是頂層。

魔方圖案

1.色心 rsusfsrs'us2(見標題左)

2.驢橋 (rsfs)3(見標題右)

3.龍 (fara)3

4.十二曲橋 (fara)3us2

5.巨介子 bl'd2ldf'd2fd'b'f'ru2r'u'bu2b'uf

6.雙環 brsd'r2drs'b'r2ub2u'db2rau2ra'b2d'

7. 6u l'r2f'l'b'ublfru'rlrsfsusrs

8.蛇 brsd'r2drs'b'r2ub2u'dr2d'

9.蟲 ruf2d'rsfsd'f'r'f2ru2fr2f'r'u'f'u2fr

10.五彩十字

11.雙重介子 bl'd2ldf'd2fd'b'f'ru2r'u'bu2b'uf (r'd2rb'u2b)2

12.十字 (r2d2)2rs2(d2l2)2ufsus2fsd2fs2u

注:以上表示法均為美國魔方大師辛馬斯特的運算元表示法:

以英文up(上)、down(下)、front(前)、back(後)、left(左)、right(右)的第一個字母分別來表示魔方的上、下、前、後、左、右六個面,即u(上)、d(下)、f(前)、b(後)、l(左)、r(右)。當旋轉魔方的右層時,從右側看,若按順時針方向轉動90°,則用r表示這一旋轉動作,若按反時針方向轉動90°,則用r'表示這一旋轉動作,若按順時針方向轉動180°,則用r2來表示。另外,將夾層的運動rl'簡單記作rs(表示左右兩層同時以右層為基準的順時針方向轉動90°),並將夾層的運動rl簡單記作ra(即右層順時針轉90°,左層則與之反方向旋轉90°),而(rsfs)3則表示將rsfs的動作重複做3次。

還原六面同色:

方法一:先解決上層(或稱頂層,當然若倒過來放則稱底層),然後底層,最後是中間層。

方法二:先解決底層,然後中層,最後是頂層。

解魔方的本質原理是什麼?

3樓:匿名使用者

小塊的位置與色向的復原。

4樓:匿名使用者

最重要是懂的公式說明意思魔方公式說明接下來有入門法轉入門公式(層先法):

第一步:底稜歸位(又稱底部架十字,底層四個稜塊正確復原的過程)

第二步:底角歸位(復原魔方第一層四個角塊):

公式2-1:(r u r')

公式2-2:(f'u'f)

第三步:中稜歸位(復原魔方中層四個稜塊的步驟):

公式3-1:(u' f' u f )(u r u' r')

公式3-2 :(u r u' r')(u' f' u f)

第四步:頂稜面位(也稱頂層架十字,頂層四個稜塊的頂面顏色和頂層中心塊顏色一樣):

公式4:f (r u r' u')f'

第五步:頂角面位(魔方的四個頂角的頂面色全部調至頂面的步驟):

公式5-1:r' u2 r u r' u r

公式5-2:u' r u'u' r' u' r u' r'

第六步:頂角歸位(面位的四個頂角的其他兩面顏色和對應面的中心塊顏色同色):

公式6: r b' r f2 r' b r f2 r2

第七步:頂稜歸位(已經面位的四個頂稜的另一面的顏色和所在的另四個面的中心塊顏色同色):

公式7:(r u' r)(u r u r)(u' r' u' r2)

相信你會成功的,加油哦

魔方公式的原理是什麼?

5樓:走出這個世界

跟群論有一點點關係,沒什麼太多的原理。魔方公式裡面,有很多都是關於某個線或面對稱,很有規律。公式的純理論分析,有人專門寫了一本書,從數學和計算機的角度來分析,從3階到5階,用了很多線性代數的知識。

ps:書名好像叫《魔方的科學和計算機表現》,內容跟固體物理也有些關係。

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