魔方公式图解教程

魔方新手教程魔方新手教程 蠡县实验中学 图 1 精品文档 2欢迎下载 目目 录录 前 言 3 第一节 认识魔方 4 第二节 魔方第一步 9 第三节 魔方第二步 15 第四节 魔方第四步 18 第五节 魔方第四步 20 第六节 魔方第五步 27 第七节 魔方的历史和知识 30 精品文档 3欢迎下载 前前 言言 魔方是匈牙利建筑学教授和雕塑家厄尔诺 鲁比克于 1974 年发明 的机械益智玩具 因此它的英文名便称为 Rubik s Cube 他发现 26 个 同样大小的小立方块围绕着同一个中心块转动 在他随手将魔方转了几 下后 想将魔术方块复原是一件很困难的事 不久后 Rubik 为自己的发 明申请了专利 随后也就风靡了全球 魔方在 1980 年代最为风靡 至 今未衰 面世不久后 很多类似的玩具也纷纷出现 有些出自发明人鲁 比克 有些则是出自别人之手 包括 4 4 4 2 2 2 和 5 5 5 版的魔方 作为魔方的发明人 鲁比克教授拥有匈牙利专 利号 170062 却没有申请国际专利 他认为别人不大愿意生产这种玩 具 但实际上克隆产品几乎马上就出现了 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 我们常见的魔方是 3x3x3 的三阶魔方 英文名 Rubik sRubik s cubecube 是一个正 6 面体 有 6 种颜色 由 26 块组成 有 8 个角块 12 个棱 块 6 个中心块 和中心轴支架相连 见下图 精品文档 4欢迎下载 第一节第一节 认识魔方认识魔方 学习魔方首先就要搞清它的以上结构 知道角块只能和角块换位 角块只能和角块换位 棱块只能和棱块换位 中心块不能移动 棱块只能和棱块换位 中心块不能移动 魔方的标准色 国际魔方标准色为 上黄下白前红后橙左蓝右绿 注 这里以白色为底面 因为以后的教程都将以白色为底面 为了方注 这里以白色为底面 因为以后的教程都将以白色为底面 为了方 便便教学 请都统一以白色为准 教学 请都统一以白色为准 图 2 精品文档 5欢迎下载 前面 F 后面 B 左面 L 右面 R 上面 U 下面 D 一个字母代表顺时针转 90 字母加 表示逆时针转 90 加 2 表示转 180 如 F 前面顺时针旋转 90 U 上面逆时针旋转 90 R2 右面旋转 180 认识公式 认识公式 图 3 图 4 公式说明 实际上就是以上下左右前后的英文的单词的头一个大写字母公式说明 实际上就是以上下左右前后的英文的单词的头一个大写字母 表示表示 精品文档 6欢迎下载 图 5 图 6 精品文档 7欢迎下载 图 7 图 8 精品文档 8欢迎下载 第二节第二节 魔方第一步魔方第一步 完成一层完成一层 步骤一 步骤一 首先要做的是区分一层区分一层和一面一面 很多初学者对于 一面 与 一层 缺乏清楚的认识 所以在这里特别 解释一下 所谓一层 就是在完成一面 如图 2 的白色面 的基础上 白色面的 四条边 每条边的侧面只有一种颜色 图 2 如图 1 中心块是蓝色 则它所在面的角和棱全都是蓝色 是图 2 的反方向图 3 和 4 则 是仅仅是一面的状态 而不是一层 图 1 图 2 图 3 图 4 注 图 注 图 2 2 和 和 4 4 分别是图 分别是图 1 1 和 和 3 3 的底面状态 的底面状态 想完成魔方 基础是最重要的 就像建筑一样 魔方也如此 基 础是最重要的 由于上文提到过中心块的固定性 这一性质 在魔方上实质起着定 位的作用 简单的说就是中心块的颜色就代表它所在的面的颜色 中心块的颜色就代表它所在的面的颜色 精品文档 9欢迎下载 步骤二 十字 就是快速法中的步骤二 十字 就是快速法中的 CROSSCROSS 第一种情况如图所示 第一种情况如图所示 公式为公式为 R2R2 第二种情况如图所示 第二种情况如图所示 白色下面颜色为橙色 为方便观察 特意翻出颜色 白色下面颜色为橙色 为方便观察 特意翻出颜色 橙白橙白块要移到上右的位置 现在橙白橙白块在目标位置的 下面 但其橙色片没有和橙色的中心块贴在一起 为 此们先做 D D F F 即把橙色粘在一起 接 着 R R 还原到顶层 F F 是把蓝白橙还原 到正确的位置 上面的 F F 使蓝白蓝白块向左移了九十度九十度 橙色下面颜色为白色 为方 橙色下面颜色为白色 为方 便观察 特意翻出颜色 便观察 特意翻出颜色 精品文档 10欢迎下载 公式为公式为 D D F F R R F F 图解 图解 当然 架十字不只只有上面两种情况 现我们在分析下其它的一 些情况吧 如下图 橙白橙白块的位置己对好 但颜色反了 我就先做 R2R2 化成第二种情况第二种情况 然后用还原第二种情况的公式 即可 上面两种情况都为前右的块要移到上后的位置 我们先做 R R D D 移到前下的位置 再做 R R 把把 橙白还原上去橙白还原上去 接着做 D2D2 移到后下的位置 上面两种情 精品文档 11欢迎下载 况分别化为上面第一种第一种和第二种第二种情况 其对称情况亦是按类似上面的思 想来还原 如果刚开始时橙白块也还没对好 直接做 R R D D 移到后下位置即可 步骤三 第一层角步骤三 第一层角 依然把十字放在顶层 还原角块时 我们首先在底层找有没有我们 要还原的角 没有的话再到顶层去找 基本的两种情况为 公式公式 D D R R D D R R 公式公式 R R D D R R 图解 图解 公式公式 D D R R D D R R 公式公式 R R D D R R 这两种比较简单 试着转就能明白其中的原理了 注意到没有 要还原的角块都在底层而且目标色 也就是白色 都 是可见的 然而还可能会出现下面这种情况 精品文档 12欢迎下载 咦 白色呢 原来在底面 这种情况我们称之为不可见 在还原时 我们要做的就是令它的白色可见 同时它要位于底层 先做 R R 角处于后下右的位置 而且白色是可见的而且白色是可见的 然 后做 D D 或 D2D2 移到后下左或前下左移到后下左或前下左 接着要 再做 R R 把白橙还原回去 把白橙还原回去 再把那角移到前下右就是上面 第二种情况了 最后还有两种两种情况 就是角块的位置已经对好 但颜色没对好 如 下图 我们仍然要把上面的块移到底层并且要保持白色是可见的 然后令 其归位 精品文档 13欢迎下载 左图情况左图情况的做法是 先做 R R D D R R 化成第一种情况第一种情况 然后用第一种情况第一种情况的公式 右图情况右图情况的做法是 先做 R R D D R R D D 化成第二种情况第二种情况即可 最终效果最终效果 第二图为背面效果 第二图为背面效果 第三节第三节 魔方第二步魔方第二步 完成第二层完成第二层 搞定好第一层了 接着我们就要开始还原第二 层了 首先我们把魔方倒过来 也就是把做好的第 一层放到底层 如左图 好了 我们可以开始还原第二层 第二层找块 时首先在顶层找有哪些块是可还原的 由于白的对 面是黄色黄色 所以在顶层见到没有黄色的棱块均是要还原到第二层的没有黄色的棱块均是要还原到第二层的 第 二层比较容易 来来去去也就三种情况 由于有两种是互为对称 其实 精品文档 14欢迎下载 也就只有两种情况而已 如下图 y y R R U U R R U U R R U U R R U U R R U U R R U U R R U U R R U U R R U U R R U U 助记口诀助记口诀 1 1 五顺五逆五顺五逆 2 2 五逆五顺 五逆五顺 图解 1 五顺五逆五顺五逆 y y R R U U R R U U R R U U R R U U R R U U 2 2 五逆五顺五逆五顺 精品文档 15欢迎下载 R R U U R R U U R R U U R R U U R R U U 小贴士 上面两个公式互为对称 都是小贴士 上面两个公式互为对称 都是 1010 步 最后一步没有实际意义 步 最后一步没有实际意义 只是加入令口诀更加容易记住而已 可以不做第只是加入令口诀更加容易记住而已 可以不做第 1010 步 步 还有的情况就是位置正确但颜色没对好 或者已经在第二层但位置 不对 如下两图 这类情况要怎么办呢 我们先从顶层先从顶层 随便随便 找个块找个块 还原还原 到前右到前右 的位置 不论是不是含有黄色的棱块 都可以 的位置 不论是不是含有黄色的棱块 都可以 那蓝红蓝红块自然会移 精品文档 16欢迎下载 到顶层 被替换出来了 接着适当转顶层就会出现和步骤二开头介绍 的两种情况之一两种情况之一 最终效果最终效果 第二图为另三面效果第二图为另三面效果 第四节第四节 魔方第四步魔方第四步 顶层十字顶层十字 OLLOLL 注 注 OLLOLL 就是要把顶层颜色统一 即就是要把顶层颜色统一 即顶面顶面 为黄色 这里以黑色代替为黄色 这里以黑色代替 从现在开始的图片都是从顶面向下看的俯视图 黑线从现在开始的图片都是从顶面向下看的俯视图 黑线 代表顶层的颜色 注意魔方一定要按照图的样子摆好 图代表顶层的颜色 注意魔方一定要按照图的样子摆好 图 的下面则是魔方的前面 也就是你面对的面 图的正面则的下面则是魔方的前面 也就是你面对的面 图的正面则 图 7 精品文档 17欢迎下载 是魔方的顶面 是魔方的顶面 如图 如图 7 7 完成了第二层 接下来是在顶层架 十 字 先不管角块的颜色到 底如何 只关注棱块 而且只看顶面的颜色 即黄色黄色 最多做两次最多做两次 相似相似 公式就可以在顶层架好十字 公式就可以在顶层架好十字 公式 1 FRURFRUR U U F F 公式 2 f f RURRUR U U f f 图解 图解 公式 1 FRURFRUR U U F F 助记口诀 助记口诀 左右上顺左右上顺 右上左逆右上左逆 公式 2 f f RURRUR U U f f 助记口诀 助记口诀 左右上顺左右上顺 右上左逆右上左逆 注 上公式可以发现公式注 上公式可以发现公式 1 1 与公式与公式 2 2 只有前后的只有前后的 F F 和和 f f 大小写之分 所大小写之分 所 以记一个公式就可以以记一个公式就可以 我们最终的目的是使得顶面变成这样 如果你的魔方顶面已经 是这样了 那这一步就可以直接跳过 不过不是每次都会这样幸运的 精品文档 18欢迎下载 公式还是需要背的 下面就是顶层三种状态和拧法 状态 1 目标状态 状态 2 目标状态 状态 3 状态 2 目标状态 第五节第五节 魔方第四步魔方第四步 顶层颜色归位顶层颜色归位 鉴于初学者都不喜欢背公式 所以这里只使用一个公式 当然如 果想快速还原魔方的话 可以增加公式的数量 但就还原来说 用这一 个足够了 顶层翻角颜色的公式 R R U2U2 R R U U R R U U R R 精品文档 19欢迎下载 助记 右逆上顺顺 右顺上逆 右逆上顺 再 右顺助记 右逆上顺顺 右顺上逆 右逆上顺 再 右顺 图解 图解 顶层拧完十字以后共有 7 种情况 下面就是顶层角颜色的 7 种情况 和拧法 第一种 第一种 这种情况做一次公式 就可以变成 第二种 第二种 这种做一次公式 先 后 精品文档 20欢迎下载 再 U2变成 后 再做一次公式 就会成功了 第三种 第三种 的使用公式 变为 再使用公式 精品文档 21欢迎下载 成功 第四种 第四种 使用公式 先 再 U 使用公式 再 U2 使用公式 精品文档 22欢迎下载 成功 第五种 第五种 使用公式 先 U 使用公式 精品文档 23欢迎下载 U2 使用公式 成功 第六种 第六种 使用公式 U 使用公式 精品文档 24欢迎下载 成功 第七种 第七种 使用公式 使用公式 U2 使用公式 精品文档 25欢迎下载 成功 第六节第六节 魔方第五步魔方第五步 全部还原魔方全部还原魔方PLLPLL 步骤步骤 1 1 还原角位置 还原角位置 最后还原的状态一定可以找到一个或者多个颜色和位置都对的角 如果四个都对了的话 这部分可以略掉 首先找到只有一个正确的角块 有两个正确的话 做 U 或者 U 可 以变成 a 或者 b 则一定会出现 a 或 b 图 这里只介绍 a 的公式 公式 x R2 U2 R D R U2 R D R x 图解 U 精品文档 26欢迎下载 此公式效果为下图所示此公式效果为下图所示 左下角块 标住为红色 不动 其他三个左下角块 标住为红色 不动 其他三个 角块角块 标住为绿色 逆时针顺序互换一次位置标住为绿色 逆时针顺序互换一次位置 一共三种情况三种情况 分别是 a b c 情况 a 直接做一次公式就可以调整好角的位置 情况 b 需要做两 次 如果遇到情况 c 就随便挑选一个方向拧一次公式 然后就会是情况 a 或者 b 了 完成后效果如下图 完成后效果如下图 1 1 2 2 所示 所示 1 1 2 2 步骤步骤 2 2 还原棱位置 还原棱位置 最后一步 调换棱块位置 右面的图也是俯视图俯视图 注 公式里面的括号 是帮助记忆公式的 没有特殊意义注 公式里面的括号 是帮助记忆公式的 没有特殊意义 精品文档 27欢迎下载 公式公式 R U R U R U R U R U R2 图解 两层 两层 A A 需要重复两遍公式 B B 公式公式 U U 公式公式 公式公式 U U 公式公式 如果遇到这两种情况就随便挑选一个侧面当作前 注 顶面还 注 顶面还 是不可以变的 这里的顶面是黄色 是不可以变的 这里的顶面是黄色 做一次公式 然后就会出现 A 或 者 B 的情况了 到这你已经会还原魔方了 精品文档 28欢迎下载 第七节第七节 魔方的历史和知识魔方的历史和知识 一 一 魔方的历史魔方的历史 鲁比克 艾尔内是匈牙利的建筑学和雕塑学教授 为了帮助学生们 认识空间立方体的组成和结构 所以他自己动手做出了第一个魔方的雏 形来 其灵感是来自于多瑙河中的沙砾 1974 年 鲁比克教授发明了 第一个魔方 当时称作 Magic Cube 并在 1975 年获得匈牙利专利号 但没有申请国际专利 第一批魔方于 1977 年在布达佩斯的玩具店贩售 与 Nichols 的魔方不同 鲁比克教授的零件是像卡榫一般互相咬合在一 起 不容易因为外力而分开 而且可以以任何材质制作 1979 年九月 Ideal Toys 公司将魔方带至全世界 并于 1980 年在 伦敦 巴黎和美国的国际玩具博览会亮相 展出之后 Ideal Toys 公 司将魔方的名称改为 Rubik s Cube 1980 年五月 第一批魔方在匈牙 利出口 当初厄尔诺 鲁比克 Ern Rubik 教授发明魔方 仅是作为一 种帮助学生增强空间思维能力的教学工具 要使那些小方块可以随意转 动而不散开 不仅是个机械难题 这牵涉到木制的轴心 座和榫头等 直到魔方在手时 他将魔方转了几下后 才发现如何把混乱的颜色方块 复原竟是个有趣而且困难的问题 鲁比克就决心大量生产这种玩具 魔 方发明后不久就风靡世界 人们发现这个小方块组成的玩意实在是奥妙 无穷 二 二 魔方的种类魔方的种类 二阶魔方 二阶魔方的英文官方名字叫做 Pocket Rubik s Cube 或 Mini Cube 中文直译叫做 口袋魔方 它每个边有两个方块 官 方版本之一魔方边长为 40 毫米 另外一个由东贤开发的轴型二阶魔方 则为 50 毫米 二阶魔方的总变化数为 3 674 160 或者大约 3 67 10 6 二阶魔方 Pocket Cube 又称口袋魔方 迷你魔方 小 魔方 冰块魔方 为 2 2 2 的立方体结构 本身只有 8 个角块 没 有其他结构的方块 结构与三阶魔方相近 可以以复原三阶魔方的公 式进行复原 四阶魔方 四阶魔方的英文官方名字叫做 Rubik s Revenge 相对于 三阶来说就要复杂的多 它的构成分为两类 一类中心是一个球体 每 个外围的小块连接着中心球的滑轨 在运动时候会沿着用力方向在滑轨 上滑动 第二类是以轴为核心的四阶魔方 其实这类四阶魔方就是隐藏 精品文档 29欢迎下载 中层的五阶魔方 内部的小零件即为五阶的侧心块和中棱块 中轴上有 防止锁死的突起装置 作为竞速运动来说第二种构成的四阶魔方运动速 度快 不易在高速转动中卡住 四阶魔方的英文官方名字叫做 Rubik s Revenge 直译过来是 魔方的复仇 官方版本大概边长为 67 毫米 Mefferts 版本为 60 毫米 四阶魔方被认为是二至五阶魔方中最不好复 原的 虽然五阶魔方的变化种类比四阶多 但是四阶魔方的中心块并不 固定 也就不能用一般的方法进行复原 五阶魔方 五阶魔方的构成与四阶魔方基本相同 世界上总共有三 种结构的五阶魔方 即 M5 R5 V5 每发明一种新的高阶魔方都要经 过很长时间 因为不仅要考虑到项目的可行性 还要考虑如果将魔方作 出来后能不能稳定的用于转动 正是由于这个原因 五阶魔方是官方公 布的最高阶魔方 其结构也不是一般的爱好者可以想象出来的 高阶魔方 六阶魔方 七阶魔方 九阶魔方 等等 其他种类魔方 镜面魔方 Square1 Pyraminx Megaminx Skewb Cube 非对称魔方 捆绑魔方 连体魔方 异型魔方 衍生魔方 魔板 魔表 等等 三 三 魔方的各种玩法魔方的各种玩法 普通玩法 这类玩法适合拿魔方当作放松和娱乐的爱好者 他们通 常仅仅满足于复原一个魔方 不会追求更高的标准 45 岁的英国建筑 工人格雷厄姆 帕克就花费了 26 年还原一个魔方 竞速玩法 竞速玩法竞速玩法出现的具体的时间已经难以考证 当 爱好者们已经能够熟练复原魔方的时候 就开始追求最快的复原 竞速 复原有几个要点 使用的方法要最简便 但是随之产生的问题是步骤越 少 需要记忆的公式就越多 使用的魔方需要最适合竞速使用 不会卡 住或者打滑 所以出现了为魔方专用润滑油 灵巧的双手 因为拥