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三階魔方
鎖定
- 中文名
- 三階魔方
- 外文名
- Rubik's Cube
- 發明者
- 厄爾諾·魯比克
- 發明時間
- 1974年
三階魔方歷史沿革
1970年三月,Larry Nichols發明了“Puzzle with Pieces Rotatable in Groups”,並申請了加拿大專利,是個2×2×2的魔方,但是每個方塊之間是用磁鐵互相吸在一起。1972年獲得美國專利,比厄爾諾·魯比克教授的魔方早兩年。
1974年,魯比克教授發明了第一個魔方(當時稱作Magic Cube),並在1975年獲得匈牙利專利號HU170062,但沒有申請國際專利。第一批魔方於1977年在布達佩斯的玩具店販售。與Nichols的魔方不同,魯比克教授的零件是像卡榫一般互相咬合在一起,不容易因為外力而分開,而且可以以任何材質製作。
展出之後,Ideal Toys公司將魔方的名稱改為Rubik's Cube,1980年五月,第一批魔方在匈牙利出口。
魔方廣為大眾喜愛是在1980年代。從1980年到1982年,總共售出了將近200萬個魔方。1981年,一個來自英國的小男孩,派翠克·波塞特(Patrick Bossert)寫了一本名叫《你也能夠復原魔方》(ISBN 978-0-14-031483-0)的書,總共售出了將近150萬本。據估計,1980年代中期,全世界有五分之一的人在玩魔方。
三階魔方變化趨勢
三階魔方(10張)
三階魔方總變化數的算式是這樣得來:
8個角塊可以互換位置(8!),也可以旋轉(3),但不能單獨翻轉一個角塊,所以總共有
種變化狀態。
12個邊塊可以互換位置(12!),也可以翻轉(2),但不能單獨翻轉一個邊塊(也就是將其兩個面對調),也不能單獨交換兩邊塊的位置,所以總共有
種變化狀態。
也就是説,拆散魔方再隨意組合,有11/12的概率無法恢復原狀。(角塊或邊塊被單獨翻轉)
對於一個拆散又再隨意組合的魔方,總變化數則是:
某些魔方在各個面的圖案具有方向性,考慮到6箇中心塊各有4種朝向,但不能僅僅將一箇中心塊旋轉90度,這時總變化數目還要再乘以
。此時結果為:
三階魔方還原方法
一個三階魔方,“從上到下”可以理解為“頂層”、“中層”、“底層”,所謂“層先法”就是逐層還原。
三階魔方“層先法”(第一種)還原,分為以下六個階段:
第一階段:對頂層十字,還原頂層稜塊。
第二階段:還原頂層角塊。
第三階段:還原中層稜塊。
第四階段:對底層十字,還原底層稜塊。
第五階段:翻轉底層角塊,對齊底層顏色。(為便於理解,此處將魔方翻轉過來。)
第六階段:調整底層角塊位置,還原完成。
初學者學習的層先法通常為第二種,分為以下七個階段:
第一階段:復原白色底面十字
第二階段:完全復原白色底面
第三階段:復原魔方中層4個稜塊
第四階段:構築頂面黃色十字
第五階段:構築頂面黃色全面
第六階段:調整頂面角塊位置
第七階段:調整頂面稜塊位置,復原魔方
三階魔方記錄方法
辛馬斯特標記(Singmaster notation),是一種魔方轉動的記錄方法,由英國原倫敦南岸大學數學教授大衞·辛馬斯特(David Breyer Singmaster)於1978年12月發明。辛馬斯特標記已成為通用標準,通常被俗稱為“魔方公式符號”。
辛馬斯特標記,由“各層代號”、“旋轉方向”兩部分組成。
- 各層代號:魔方各層以英文首字母指代。R(Right)、L(Left)、U(Up)、D(Down)、F(Front)、B(Back)分別指代右、左、頂(上)、底(下)、正(前)、背(後)層。
- 旋轉方向:順時針旋轉90°,直接寫各層代號;逆時針旋轉90°,在各層代號後綴【'】或【i】;旋轉180°,在各層代號後綴【2】或【2‘】(默認順時針方向旋轉180°);旋轉兩層,則用小寫各層代號或在後面加上【w】。
完整的辛馬斯特標記可以理解為【以面向指代層的視角,按方向進行旋轉】。
- 例如:R,以面向右面視角,將右面順時針旋轉90°。從正面視角來看,即右面“向上”轉90°。
- 又例如:D,以面向底面視角,將底面順時針旋轉90°。從正面視角來看,即右面“向右”轉90°。
- 又例如:B',以面向背面視角,將背面逆時針旋轉90°。從正面視角來看,即背面“向右”轉90°。
除此之外,若要記錄更加詳細的魔方轉動,還會用到:E(Equator),M(Middle),S(Standing),指代各中層;x,y,z(三維的直系數座標)與U、F、L合用,指代魔方整體旋轉。
- 例如:M,以正常視角,將中間層(LR)順時針旋轉90°。從正面視角來看,即左數第二層“向上”轉90°。
三階魔方主要配色
日本配色
日本配色是魯比克教授最初研發出魔方時的配色,分別為白色、紅色、橘色、黃色、綠色、藍色,其中白藍相對、紅橘相對、黃綠相對,且藍、橘、黃三色以逆時針排列。
在魔方傳至全世界後,魯比克公司聽取色彩研究者的意見,將配色做了更改,但日本則維持原來的配色。
官方配色
魯比克公司聽取色彩研究者的意見,將相對兩面的顏色安排為相同色系,也就是白黃相對、紅橘相對、藍綠相對,且藍、橘、黃三色以順時鐘排列。即為上黃下白,前藍後綠,左橙右紅的國際標準配色。
V-Cube公司
V-Cube公司的配色與魯比克公司的配色相似,只是將白色換成黑色,即黑黃相對、紅橘相對、藍綠相對,且藍、橘、黃三色以順時鐘排列。
其他配色
粉色配色,桃色(品紅色),青色(天藍色),紫色,灰色來代替原本六色中的顏色。
韓國配色在韓國的比賽中,一般採用黑黃,藍綠,紅橙的配色標準。
三階魔方相關紀錄
速擰
- | 成績 | 選手 | 國家 | 比賽 | |
世界紀錄 | 單次 | 3.13s | Max Park | 美國 | |
平均 | 4.48s | 中國 | |||
中國紀錄 | 單次 | 3.47s | 杜宇生 | 中國 | |
平均 | 4.48s | 王藝衡 | 中國 |
盲擰
- | 成績 | 選手 | 國家 | 比賽 | ||
世界紀錄 | 單次 | 12.10s | Charlie Eggins | 澳大利亞 | Australian Nationals 2023 | |
平均 | 14.15s | Tommy Cherry | 美國 | WCA World Championship 2023 | ||
中國紀錄 | 單次 | 14.99s | 王逸帆 | 中國 | WCA World Championship 2023 | |
平均 | 17.17s | 王逸帆 | 中國 | WCA World Championship 2023 |
單擰
世界紀錄 | 單次 | 6.20s | Max Park | 美國 | Marshall Middle Slice 2022 |
平均 | 8.65s | Patrick Ponce | 美國 | Stevenage Spring 2022 | |
中國紀錄 | 單次 | 6.90s | 許瑞航 | 中國 | 2021WCA武漢魔方公開賽 |
平均 | 9.62s | 許瑞航 | 中國 | Vietnam Championship 2023 |
最小步數解
世界紀錄 | 16 | Sebastiano Tronto | 意大利 | 2019世界最少步聯賽 | |
中國紀錄 | 17 | 劉伊瑋 | 中國 | 2021WCA天津夏至未至魔方賽 |
連續盲擰
三階連續盲擰 | 世界紀錄 | 62/65 57:47 | Graham Siggins | 美國 | Blind Is Back LA 2022 | |
中國紀錄 | 51/54 57:49 | 陳裕鋮 | 中國 | May MBLD Madness Singapore 2023 |
最小三級魔方
現在世界上最小的三階魔方是由英國的託尼·費舍爾製作的5.6毫米寬的磨砂塑料魔方。
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- 參考資料
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- 1. 官方記錄 .world cube association[引用日期2023-04-09]
- 2. 三階魔方層先法還原 .碧海風雲[引用日期2017-03-23]
- 3. Joyner, David (2002). Adventures in group theory: Rubik's Cube, Merlin's machine, and Other Mathematical Toys. Baltimore: Johns Hopkins University Press. pp. 7. ISBN 978-0-8018-6947-1.
- 4. 三階魔方公式符號(辛馬斯特標記) .碧海風雲.2017-04-13[引用日期2017-05-04]
- 5. Records | World Cube Association .WCA[引用日期2023-04-09]
- 6. 世界排名 | World Cube Association .World Cube Association.2023-06-17[引用日期2023-06-17]
- 7. Rankings | World Cube Association .WCA世界魔方協會官方網站.2023-07-19[引用日期2023-07-19]
- 8. Rankings | World Cube Association .WCA世界魔方協會官方網站.2023-07-19[引用日期2023-07-19]
- 9. Rankings | World Cube Association .WCA世界魔方協會官方網站.2023-07-19[引用日期2023-07-19]
- 10. 吉尼斯世界紀錄有限公司.吉利斯世界記錄大全2024:遼寧兒童出版社,2024:86