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谁能告诉我魔方的原理,谢谢啦!

答案:3  悬赏:30  手机版
解决时间 2021-02-10 19:42
这两天迷上了魔方,它实在是太好玩啦!
最佳答案
魔方,全称鲁毕克魔方,由瑞士人鲁毕克在1979年间发明。
  魔方由26个立方块和一个三维的十字连接轴组成,它的物理结构非常巧妙,这26个立方块由连接轴连接构成一个大的立方体,在立方体的每个面上有9个小立方块,每个坐标轴方向上分为三层,每层都可以自由转动,通过层的转动改变小立方块在立方体上的位置。小立方块依据其所处的位置分为角立方块、边立方块、中心立方块:处在8个角上的为角立方块、处在12条边上中间的为边立方块、处在6个面中心的为中心立方块,在一个魔方中有8个角立方块、12个边立方块、6个中心立方块。角立方块有3个面可见、边立方块有2个面可见、中心立方块只有1个面可见,共有54个面可见,即立方体的每个面上各有9个可见的小立方块的面。我们称这些小立方块的面为方块(不是立方块),相应的有角方块、边方块、中心方块。转动层时,改变了小立方体的位置,也改变了方块的位置。
  将大立方体的各个面涂上颜色,同一个面的各个方块的颜色相同,面与面之间的颜色都不相同,这样,共有6种颜色,每种颜色的方块各有9个,这种最初的状态称为魔方的原始状态。
  转动魔方的各个层(以下称转动魔方或转动),改变了方块的位置,使得魔方的各个面上方块的颜色变得不相同了,即转乱了魔方。我们可以按照某种规则转动魔方,使其回复到原始状态,这就是所说的魔方的复原;还可以通过颜色的搭配,使魔方的面呈现出各个图案,如:L形、U形、工字形、口字形等等,这种特定的转动程序称为图案转动。
  转动魔方,可以使任意一个方块落到任意一个相应的位置(“相应”的含义是:角方块只能落到立方体的8个角、中心方块只能落到立方体的6个面的中心等),由这些方块不同颜色、不同位置的组合,魔方共有(12!*312)*(8!*28)*6!/6=3.153*1023种状不同状态,由此可见,要将一个转乱的魔方用随机转动的方法进行复原是不可行的。
  2. 预备知识
  1。面:魔方有6个面。用手将魔方水平握住,以自己为参照,把魔方的各个面分别称为上面、下面、前面、后面、左面、右面;前面是魔方正对自己的一面,后面是看不见的那一面。在以下的转动程序中把各个面相应的简记为:U、D、B、A、L、R;
  2。位置:握住魔方后,魔方的各种方块都有了其位置,我们用各面相交的形式来标定方块的位置,三个相交面确定一个角方块,两个相交面确定一个边方块,中心方块只用一个面就可以确定,用如:“上前左”表示处于上面和前面和左面相交的那个角方块,“后右”表示处于后面和右面相交的那个边方块,“下”表示处于下面的那个中心方块。在以下的转动程序中同样以简记方式来指示方块的位置,如:“DAR”表示下面和后面和右面相交的角方块等;
  3。转动方向:转动有顺时针、逆时针之分,以各个面为时钟面作参照,这样,各相对面(上与下、左与右、前与后)的相同的转动方向在实际转动时正好相反,由于各个面有4条边,转动时有90度、180度和270度三种情况,如顺时针90度、逆时针90度、逆时针180度等,显然,顺时针180度=逆时针180度、顺时针270度=逆时针90度等,所以,只用考虑三种转动情况:顺时针90度、逆时针90度、180度。在以下的转动程序中,把顺时针90度简记为“+”、逆时针90度简记为“-”,180度简记为“=”。因此,可以把“将魔方的上面顺时针转动90度”这个动作简记为“U+”,而“A=”表示“将魔方的后面转动180”,等等;
  4。定位:指方块的定位,是将一个方块转动到它应处的位置,要复原魔方,则每个方块都必须“归位”即回到应处的位置,如“上前左”角方块可能处在8个角中的任意一个角上,当它在其它7个角上就必须通过适当的转动使其回到“上前左”位置,这个过程就是定位;
  5。对色:魔方复原后,同一面方块的颜色都相同。以每个面的中心方块的颜色为参照,当某个已定位方块的颜色与中心方块的颜色相同时,称为对色。
  6。
  3. 复原魔方的四要素:
  要想“玩转”魔方,必须具有以下几点:
  1。大小适中且转动灵活的魔方
  2。灵巧的双手
  3。敏锐的观察力
  4。高效实用的转动程序
  4. 魔方复原的原理、复原方法的种类
  1。原理
  2。种类
  5. 本魔方复原方法的特点:
  6. 复原初步
  7. 从第一个角方块开始
  8. 上面角方块的定位与对色
  9. 下面的四个角方块
  10. 上面的四个中心方块
  11. 下面的四个中心方块
  12. 中层的四个中心方块
  13. 请欣赏已复原的魔方
  14. 65种魔方图案的转动程序
  1。L
  2。双L
  3。U
  4。H
  5。口
  6。
全部回答
转一面挺好转的! 跟群论有一点点关系,没什么太多的原理。魔方公式里面,有很多都是关于某个线或面对称,很有规律。公式的纯理论分析,有人专门写了一本书,从数学和计算机的角度来分析,从3阶到5阶,用了很多线性代数的知识。 PS:书名好像叫《魔方的科学和计算机表现》,内容跟固体物理也有些关系。
首先要把第一层中心块对好。 然后,按下面的方法把第二层中心块对好。[仅以右面为例说明] 调整右面中心块顺时针旋转 90 度 : value="r2u2r1u2r2" 调整右面中心块逆时针旋转 90 度 : value="r2u2r3u2r2" 调整右面中心块旋转 180 度 : value="r2u2r2u2r2" 需要注意:这种情况只是形象表示[调整右面中心块旋转 180 度]而已,实际中不存在这种魔方。 然后把魔方六面还原,此时可能魔方上面的中心块已复原,也可能没有复原,再按下面的循环变换复原魔方上面的中心块。 仅让魔方上面的中心块旋转 180 度的循环变换,其它五面中心块不动: value="u1r1l1u2r3l3u1r1l1u2r3l3" 即旋转两遍"u1r1l1u2r3l3" 需要注意:这种情况只能出现中心块旋转 180 度魔方。不存在只有一个中心块旋转 90 度的魔方及方法,大家可以试试看。这一点可以被(正六面体三阶魔方的循环变换的步数和[或长度]为偶数,即对于只有一个中心块旋转的循环变换,它必须旋转成偶数步长,只能是旋转 180 度 或 360 度。)所证明。
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