把玩魔方的思想运用到数学上来,谁帮总结一下

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/03 21:40:58
最近玩起了魔方,我觉得魔方真奇妙,考人在三维空间里对一堆杂乱的色块进行安排。其中经常要用到转换的思想,我就想,用在魔方上的思想可不可以迁移到数学上来。

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)。至于为什么,我建议大家自己先想想,我初步写了一些,你可以到这里看看。

由此可见,这么多变化用很短时间变回六面同色不是很简单的。不过世界上最快的人7.08秒就可以还原一个魔方(记录创造于2008年7月12日的 捷克公开赛),记录保持者是来自荷兰的Erik Akkersdijk。

那些人为什么会这么快呢?因为他能记住好多的魔方算法,或者也有叫魔方公式的,世界上顶尖的选手,据说可以记住600多个算法。我们这里介绍的入门魔方解法,涉及的算法很少而且都很简单, 只要学会,每个人都可以轻松得学会玩魔方的。

在开始之前,让我们来看看魔方的基本构造,魔方六面的中心块的相对位置是固定的,这个你拆过魔方就会知道,我敢保证在你照后面的方法开始拧来拧去的时候,很容易就忘记前后左右开始是什么颜色,这样就拧乱了。所以你开始一定要定好一个你喜欢的朝向。在这里我选蓝色做为顶面,绿色为底面,红色前面,橙色后面,白色左面,黄色右面。 当然你可能贴纸贴的就跟我不一样,魔方六面贴纸应该有5*3!=30种贴法吧,为啥呢?因为假如你指定蓝面为顶面,那么底面就应该有5种选择,还剩下4面构成一个环,这个环去除了旋转对称共有3!种贴法,对吧:)

我又要发一通大道理了,如果急着要看算法可以先跳过哈:)

首先我们观察1,2两种情况,在这两种情况里,3个未对好的块在旋转意义下是处于相同的位置的,对吧。这是他们一个特点。绿色在每个角有3种朝向,如果我们对4角进行标记,不妨把1情况叫做(1113从右上角开始标号),2情况叫做(2223),括号里的3就代表绿色块已经在顶面了,3情况(1233),4情况(2133),5情况(1323),6情况(1212),7情况(2112),你有没有发现一些规律呢?括号里数字的和一