魔方知识介绍

什么是魔方魔方，英文正式名称是Rubik‘sCube,台湾叫魔术方块，香港叫扭計骰，是匈牙利布达佩斯建筑学院鲁比克教授在１９７４年发明的。魔方种类较多，平常说的都是最常见的三阶立方体魔方。其实，也有二阶、四阶、五阶等各种立方体魔方，还有其它的多面体魔方，也可以是其它多边形和球形、板形等。第一页，共38页。RUBIK教授与他发明的三阶魔方第二页，共38页。魔方的种类与变化（一）第三页，共38页。魔方的种类与变化（二）第四页，共38页。魔方的种类与变化（三）第五页，共38页。魔方的种类与变化（四）第六页，共38页。魔方的影响力

二十多年前，魔方用她独有的魔力征服了全世界，并以惊人的销量成就了玩具界史无前例的奇迹。当年魔方不但被誉为“最有教育意义的玩具”，还获得“1980年最佳游戏发明奖”、以及“20世纪最有影响的100项发明之一”。魔方与中国的华容道、法国的单身贵族（独立钻石棋）同被称谓智力游戏界的三大不可思议。根据估计，自发明来，魔方在全世界已经售出了约3亿多只。第七页，共38页。魔方的玩法魔方的基本玩法是把颜色已经搅乱了的各个面还原到每个面都是一种颜色，随着对魔方研究的深入，魔方的玩法也由简单的复原，向复合型手、眼、脑协调运用等多样化竞技运动发展：快速还原、单手还原、闭目还原（盲拧）、最少步还原等等。

第八页，共38页。魔方中的科学数学：首先引起的是数学家们的兴趣，魔方首次风靡全球时，其最吸引人的是还原问题，因此，当时的数学家们出尽风头。他们根据群论和线性代数等专门的数学理论和知识，借助电子计算机，得到了各种各样的魔方复原方法。而现在的研究和计算机技术的提高，对魔方的研究已大大超过了当时的水平。现在已经可以利用计算机算出每种状态的最简还原方法，不过现在最大的难题是谁也还不知道22步或23步的魔方最远状态的样子。人工智能领域，魔方是的一个重要研究对象；计算机领域；物理学家建立了魔方和粒子物理的关系。化学家通过魔方的变换来使得自己加强对物质的认识。魔方的物理构造也是建筑学方面的优良教具。相信了解魔方的人越来越多，魔方还可以被引入更多的科学研究领域给更多的科研人员以帮助。第九页，共38页。三阶魔方的变化三阶魔方别看只有26个小方块，变化可真是不少，魔方总的变化数为或者约等于4.3X1019（4300亿亿）。如果你一秒可以转3下魔方，不计重复，你也需要转4542亿年，才可以转出魔方所有的变化，这个数字是目前估算宇宙年龄的大约30倍。三阶魔方总变化数的道理是这样：六个中心块定好朝向后，就构成了一个坐标系，在这个坐标系里，8个角色块全排列8!，而每个角色块又有3种朝向，所以是8!*38，12个棱色块全排列每个有2种朝向是12!*212，这样相乘就是分子，而分母上3*2*2的意义是，保持其他色块不动，不可以单独改变一个角色块朝向(对应3)，单独改变一个棱色块朝向(对应2)，和单独交换一对棱色块或一对角色块的位置(对应另一个2)。第十页，共38页。什么人在玩魔方围棋世界冠军常昊95岁的老人最年轻的魔方复原者：3岁9個月的广州女孩谢恩希，229秒姚明在NBA玩魔方科学家第十一页，共38页。在学校开展的情况第十二页，共38页。为什么要玩魔方益智：魔方是挑战人类智力的一种游戏，锻炼人类的理解能力、逻辑能力和记忆力；健脑：是一种大脑的体育运动；健身：挑战魔方的还原速度，也成了手指灵敏度的竞技比赛；培养健康有益的兴趣爱好；是象征智慧与时尚休闲活动。第十三页，共38页。第四届鲁比克魔方世界锦标赛2007年10月5日，第四届鲁比克魔方世界锦标赛在魔方的发明者鲁比克教授的家乡匈牙利布达佩斯举行,来自32个国家和地区的300名选手参加了比赛。匈牙利14岁男生库迪·南多尔于周末在布达佩斯举行的上获得4枚金牌。第十四页，共38页。三阶魔方的结构三阶立方体魔方由２６个小方块和一个三维十字连接轴组成，小方块有６个在面中心，８个在角上，１２个在棱上，物理结构非常巧妙。它每个面纵横都分为三层，每层都可自由转动，通过层的转动改变小方块在立方体上的位置，各部分之间存在着制约关系，没有两个小块是完全相同的。第十五页，共38页。三阶魔方的还原立方体各个面上有颜色，同一个面的各个方块的颜色相同，面与面之间颜色都不相同。这种最初状态就是魔方的原始状态。复原魔方就是按照某种规则转动魔方，使其恢复到原始状态。第十六页，共38页。三阶魔方的颜色三阶魔方的六面颜色的搭配，上黄下白前蓝后绿左橙右红，这是目前常见的搭配方式，也有其它多种配色方式，如小图的二种。（记住魔方的配色能帮助我们在还原时快速找到解决的方法）第十七页，共38页。魔方面的标记与魔方公式还原魔方对人类的智力是一个极大的挑战，很少有人不参照前人摸索的办法而能独立完成魔方还原，人们在总结归纳还原魔方的方法的同时，制定了一些魔方的识别规则及还原方法的公式。魔方的每面都由一个字母来标识:R=右面L=左面B=后面D=下面F=前面U=上面在魔方公式中每一个字母表示将字母代表的魔方面转动90度,如“F”表示将面向你的前面“F”面按顺时针方向转动90度,如果字母+“`”=倒转，“R`”表示将右面按逆时针方向转动90度。第十八页，共38页。初级解法—层先法层先解法即先转出一面为十字，依图调整该面四棱块与中层中心块颜色相同，再将该面的颜色调成一致，倒转魔方，转好四周面的中层，将顶面转出十字，再调四周面上层棱块与中心块的颜色，最后调整顶面四个角的位置和颜色，六面就完成了！

第十九页，共38页。第一节：调整一面成十字--顶层棱块第二十页，共38页。1.2调整一面成十字--顶层棱块第二十一页，共38页。1.3调整一面成十字--顶层棱块第二十二页，共38页。1.3调整一面成十字--顶层棱块第二十三页，共38页。调整顶层棱块与中心块的颜色相同（使用此公式时，一定要确认是标准状态，在本图例中，使用公式后，顶层的白绿棱块不动，其它三个棱块按顺时针方向调换位置(黄绿棱块从R面到B面、红绿棱块从B面到L面，橙绿棱块从L面到R面），如你的魔方不是左图的标准情况时，用此公式做一遍，即可找到标准状态后，再用公式做一遍即可。）

第二十四页，共38页。第三节、调整角块，使一面的颜色一致

（将角块放上顶面时要注意角块的三面颜色必须与它所在的三个面的中心块颜色及位置相符。)第二十五页，共38页。3.1调整角块第二十六页，共38页。3.2调整角块第二十七页，共38页。第四节调整中间层棱块4.1左侧棱块第二十八页，共38页。第四节调整中间层棱块4.2右侧棱块第二十九页，共38页。第五节做顶层十字架1、以有要翻上去的棱块所在的魔方面为前面，再用公式2、用此公式反复做几次，到状态（三）时再做一次，即可做成顶层十字架第三十页，共38页。第六节调整顶层棱块与中心块一致注：用此公式反复做几次，直到左边的标准形状出现后，再做一次即可做成右面的形状。第三十一页，共38页。第七节调整顶层棱块-识别棱块顶层角块有三种情况，一是位置与颜色均不相符，二是位置相符（指角块上的三种颜色与它所在的三个面的颜色相同，但单面颜色可能不与所在面相符，我们此步骤是将角块的第一种状态调整为第二种状态。第三十二页，共38页。7.2顶层角块调整注：左图是使用公式前的标准状态，如不是标准状态时，用公式做一次，即可找到标准状态，再用公式做一次即可做成右面的形状（使用公式后，图中顶层的红蓝黄角块不动，其它三个角块按箭头方向换了位置）。第三十三页，共38页。第八节调整顶层角块颜色这个公式是把要翻顶色的角块一个一个的翻上去，每个都要转动到前面的右下角来翻，翻完一个角块后，下面两层可能会乱掉，没关系，当所有的角块的顶色都翻好后，下面两层就会自行复原的。注意，要通过移动顶层来移动角块，而不是整体移动魔方，^_^。例子中，红蓝白角块翻完后，要做一个“U`”，将橙白蓝角块移到右下角，再用公式，依次做完四次后，把顶层转回来，魔方就还原了。第三十四页，共38页。第八节调整顶层角块颜色提示1：有几个需要翻上去的角块就翻几次；提示2：这个公式还非常好记，RF`R`FRF`R`F（F`RFR`F`RFR`)可记为“翻出去、翻出去；翻回来、翻回来；再做一遍^_^”，两个公式只要记住是把顶色朝右（R）或向前（F）向即可。第三十五页，共38页。恭喜，你复原了三阶魔方你能不能想到比这个教程中的更好的办法或公式吗？想想这些公式都是怎么来