Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа № 3
городского округа город Нововоронеж»
Направление работы: Занимательная математика
Исследовательская работа
«Кубик Рубика.
Детская игрушка или сложнейший математический тренажер»
Автор работы:
Максим Новокщёнов,
6 «А» класс
Научный руководитель:
учитель математики
Татьяна Ивановна Федорова
г. Нововоронеж
2020 г.
Оглавление
1. Введение. 3
2. Основная часть. 4-10
2.1. История создания 4
2.2. Алгоритм сборки. 5-7
2.3. Разновидности игрушек 8-10
2.4. Аксессуары и многое другое 11
2.5. Мои достижения 12
3. Заключение. 13
4. Список литературы. 13
2
1.Введение
Я выбрал исследовательскую работу по математике о Кубик Рубике потому, что считаю кубик Рубика не просто игрушкой, а серьёзным испытанием для мыслительных способностей и проявлением упорства тех, кто его собирает. Кубик Рубика - это игрушка для ума, увлекательная головоломка.
В своей исследовательской работе (проекте) по математике "Кубик Рубика - детская игрушка или сложнейший математический тренажер" я постараюсь изучить кубик Рубика, рассмотреть историю создания кубик Рубика, понять его устройство, алгоритм его сборки, разновидности игрушки и его вид сейчас, а также показать как собирают эту увлекательную головоломку.
Существует множество модификаций этой игрушки. Было бы здорово постигнуть все его тайны.
Цель данной исследовательской работы:
изучение кубика Рубика.
Задача:
- рассмотреть историю создания кубик Рубика;
- изучить его устройство;
- изучить алгоритм его сборки;
- разобрать все разновидности игрушки;
- заключение.
3
2.1. История создания
Эрне Рубик - венгерский преподаватель промышленного дизайна и архитектуры. Изобретая наглядное пособие по трехмерному предметному моделированию для студентов, получил игрушку.
Рубик пробовал различные материалы — дерево, картон, бумага, наносил на грани цифры и символы, но все-таки отдал предпочтения окрасу сторон в различные цвета.
Существует легенда, что конструкцию механизма ему подсказала галька, он поместил на место центрального кубика крестовину, вокруг которой свободно вращались, не рассыпаясь, остальные кубики.
Головоломка была готова к 1974 и прошла успешное испытание на студентах и друзьях изобретателя, а запатентована более чем через год самим изобретателем.
Массовое изготовление началось в конце 1977 года, когда одна из венгерских фирм выпустила под Рождество пробную партию новых головоломок. Игрушка не выходила за пределы страны. К счастью головоломка случайно попалась на глаза предпринимателю Тибору Лакзи, приехавшему на Родину по делам. Он увлекался математикой и взялся за ее коммерческую раскрутку.
Тибор Лакзи: ”Когда я впервые увидел Эрно Рубика и предложил ему немного денег, это было похоже на милостыню. Рубик был ужасно одет и курил дешевые сигареты. Но я уже знал, что передо мной стоит гений. Мы продадим миллионы головоломок, — сказал я ему.”
Игрушка попала на Нюрнбергскую ярмарку игрушек, где заинтересовала английского изобретателя игр Тома Кремера.
До 1979 года Лакзи и Кремер пытались заинтересовать кубиком крупных производителей игрушек, но те опасались из-за ее сложности в изготовлении и сборке (у самого изобретателя на сборку головоломки ушел месяц, изначально он не был уверен, что сможет найти способ ее решения).
Первые кубики были тяжелы и небезопасны в использовании, их отказывались экспортировать на запад. В 1980 году появилась более легкая и безопасная версия, тогда же кубик сменил имя с магического куба на кубик Рубика. Игрушка прижилась, только в Венгрии, Португалии и Германии головоломку по-прежнему называют магический куб, а китайцы, отвергнувшие оба варианта названия, называют его венгерский куб.
4
Наконец, в сентябре 1979 года, после пятидневных переговоров, игрушкой удалось заинтересовать компанию Ideal Toy Corporation, крупного производителя игрушек, был подписан контракт на поставку в Америку 1 млн. кубиков.
Американец Лари Николс запатентовал свой магнитный куб (головоломку, сходную с КР) в одно время с Рубиком. Однако его игрушка не прижилась и была отвергнута производителями игр. А еще год спустя японцу Теруточи Ичиге удалось запатентовать в Японии точную копию венгерского кубика. Но мир покорил не кубик Николса или Теруточи, а именно кубик Рубика.
В 1980 году состоялся международный дебют кубика, он успешно побывал на игрушечных ярмарках Лондона, Парижа, Нью-Йорка, Нюрнберга, даже в Голливуде, где его представляла венгерская кинозвезда Габор.
Кубик выиграл престижную награду BATR Toy of the Year в 1980, а затем и в 1981. В Англии прошла церемония представления кубика принцу Чарльзу и леди Диане, в честь свадьбы которых был выпущен специальный тираж. В 1982 статья о кубике Рубика появилась в Оксфордском словаре.
За два дебютных года по всему миру было продано более 100 млн. фирменных кубиков. И еще в полтора раза больше подделок, к их производству подключились Тайвань, Коста-Рика, Бразилия, Гонконг.
Из-за цветной пластмассовой игрушки мир охватила массовая истеря: в 1981 году Патрик Боссер, 12-летний английский школьник опубликовал книгу You Can Do The Cube со своей технологией решения КР. Она была продана в количестве около полутора миллионов экземпляров в семнадцати переизданиях и возглавила список бестселлеров года!
В последние годы интерес к Кубику несколько угас. Стремительное развитие компьютерных игр ощутимо пошатнуло всю индустрию настольных игр и головоломок.
Сам Эрно Рубик практически отошел от дел, продав в 1985 году свое имя американской фирме Тома Кремера Seven towns, Ltd.
5
2.2. Алгоритм сборки.
Классический кубик Рубика представляет собой куб 3х3х3 с 54 цветными наклейками. Собрать кубик Рубика, значит сделать так, чтобы каждая из граней большого куба «окрасилась» в один цвет.
Как собрать Кубик Рубика?
Есть два самый популярных способа - это Новичковый способ и Скоростной способ Джейсики Фридрих.
Первый этап: Белый крест
Собрать крест на одной стороне, поставив на свои места все ребра заданного цвета и совместив их по цвету с центральными кубиками второго слоя.
Второй этап: F2L или два первых слоя
Заполнение четырех слотов между лучами крестовины. Каждый слот заполняется путем вставки углового и соответствующего реберного кубика одновременно. Сначала собирается пара, а затем она устанавливается в свой слот. Большинство из 41 алгоритма имеют интуитивные решения.
Третий этап: OLL или верхняя сторона
Одним из 57 алгоритмов собрать «шапку» - сделать всю верхнюю сторону (последний слой) куба одного цвета, не обращая внимание на боковые цвета этого слоя.
Четвёртый этап: PLL или последний слой
Применив одну из 21 формулы переставить кубики в верхнем слое на свои места, не переворачивая их.
6
7
2.3. Разновидности игрушек
Помимо традиционного шестицветного исполнения встречаются кубики 2х2х2, 4х4х4, 5х5х5 и так далее, вплоть до 29x29x29. Также существуют «гибриды», полученные объединением нескольких кубиков, варианты с тетраэдрами и различными причудливыми формами. Вот некоторые из них.
-карманный куб (2x2)
-кубик Рубика (3x3)
-реванш Рубика (4x4)
-профессорский куб (5х5)
-триамид Рубика: головоломка в виде объемного треугольника (состоит из 10 ромбовидных фигур, соединенных между собой посредством четырех кристаллов).
-венгерские кольца: прототип головоломки изобрел в конце XIX века Уильям Черчилль, свои
варианты представили также Эрно Рубик (кольца пересекаются под углом) и Эндре
Пап (плоский вариант). В нашей стране головоломка носила название
"Волшебные кольца". Она состоит из двух соединяющихся в форме
восьмерки колец, заполненных разноцветными (2-4 цвета) шариками. Шарики
свободно перемещаются в кольцах. В задачу играющего входило составить
непрерывные последовательности из шаров каждого цвета.
Аналогичная головоломка, выпускавшаяся в Германии, называлась Magic 8
(Волшебная Восьмерка).
-змейка Рубика6 головоломке можно придать различную форму, так как она состоит из 24 призм, последовательно соединенных между собой шарнирами.
-детища Рубика (другие головоломки, созданные Рубиком).
-неправильный кубик Рубика: головоломку кубической формы, сегменты которой выполнены в виде разнообразных трапеций, можно собирать в объемные многоцветные фигуры самых причудливых форм.
-кукуруза или Светофор: запатентовал Эндре Пап в 1982 году, имеет циллиндрическую форму, состоит из рядов дисков (обычно от 4 до 7) с пропилами, образующими вертикальные пазы, в которых размещены цветные шарики. Диски свободно поворачиваются относительно друг друга, одного шарика не хватает, что дает возможность менять местами остальные. Цель игры — расставить шарики так, чтобы они образовывали вертикальные ряды единого цвета, существует два варианта головоломки — с шариками шести различных цветов и с шариками, которые помимо шести основных цветов, различаются еще и по оттенку. Второй вариант головоломки сложнее, так как необходимо выстроить вертикальные ряды по возрастанию интенсивности
8
оттенка.
-мезон: тройной мезон (представляет собой несколько обычных КР, соединенных вместе определенным образом).Каре (по способу соединения и количеству соединяемых кубиков различают: двойной мезон, тройной мезон, сиамский кубик, квартет, T-мезон, Q-мезон и т. д.).Для решения необходимо привести все доступные грани к своему цвету).
Эксклюзивные кубы.
-кубик сома. Предшественник КР, изобретенный шведским ученым и писателем Питом Хейном по легенде — во время лекции по квантовой механике. Головоломка состоит из 7 отдельных частей, из которых необходимо сложить куб 3х3х3. Всего существует 240 различных способов ее решения.
-кубик Судоку. Автор — американец Джей Хоровиц. По сути, это обычный КР, в котором вместо цветов на стороны нанесены цифры от 1 до 9. Задача игрока — расположить цифры в правильном порядке на каждой из граней кубика.
-кубы, созданные на основе настольных игр.
-скьюб похож на пирамидку только строением, а по форме куб.
-мегаминкс – это додекайдр с 12ю гранями.
-клок – это головоломка с 18ю циферблатами.
Ещё есть лёгкая головоломка – пирамидка.
9
10
2.4. Аксессуары и многое другое
Что такое спидкубинг и спидкубер?
Спидкубинг — соревнование, заключающееся в скоростной сборке кубика Рубика и некоторых других головоломок. Рекорд мира состовлят 3.47сек.
Спидкубер – это человек собирающий головоломки на скорость.
А что нужно для спидкубинга и для ухода за головоломками?
Это: смазки, магниты, подставки, коврик с таймером, боксы, чехлы, сменные гайки.
Самые популярные фирмы головоломок?
Это: Rubik’s, GAN, MoYo, MoFang. Эти фирмы должен знать каждый спидкубер.
Новички часто задаются вопросом, почему сборка кубика начинается с белой стороны? Так сложилось исторически. Просто в большинстве схем и инструкций, описывающих этот метод, сборка начинается со стороны белого цвета. На самом деле сборку кубика можно начинать с любой, более удобной стороны. На сам метод и его алгоритмы это никак не повлияет.
11
2.5. Мои достижения
Моя коллекция головоломок насчитывает 52 головоломки.
Все фотографии, представленные в моей исследовательской работе, сделаны мною дома. Это игрушки из моей коллекции.
Мой рекорд по сборке Кубика Рубика составляет 28.005 сек.
12
3. Заключение.
Головоломка «Кубик Рубика» касается математической теории групп, и квантовой физики, для определенных разделов которых кубик Рубика служит оригинальным наглядным пособием.
Собирать кубик не только интересно, но и полезно! Это развивает гибкость и скорость мышления, помогает быстро оценивать обстановку и принимать решение, развивает усидчивость и способность добиваться результата.
Лично мне сборка кубика помогает снять нагрузку за день.
Я сам умею собирать кубик Рубика, и могу помочь тем, кто ещё не овладел алгоритмом сборки, но очень хочет научиться собирать кубик. Так же я собираюсь пополнять свою коллекцию новыми и интересными головоломками.
Закончив свою работ, я могу сказать, что всё то, что было задумано, в целом получилось. Я систематизировал знания о кубике Рубике, собрав воедино историю создания и устройстве Кубика Рубика, а также о его разновидностях и аксессуарах.
Считаю, что выполнил поставленную перед собой задачу и советую каждому не останавливаться перед трудностями, а искать решение, ведь это не так уж и сложно! Надеюсь, что желание собрать кубик появится и у Вас.
4. Литература
1. Сайт ru.wikipedia.org;
2. Сайт https://vk.com/doc185254069_221181968
3. Сайт https://speedcubing.com.ua/howto/3x3fri1.php
4. Сайт http://magiccubes.ru/
Скачано с www.znanio.ru
© ООО «Знанио»
С вами с 2009 года.