«Кубик Рубика. Детская игрушка или сложнейший математический тренажер»

 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