魔方(11)八轴三阶魔方(恐龙魔方)
八轴三阶魔方
1,八轴三阶魔方(恐龙魔方)
为什么叫八轴三阶魔方呢?
八轴是毫无疑问的,三阶可能是因为操作对象是3个块组成的三角形吧。
为什么叫恐龙魔方呢?
2,魔方三要素
(1),组成部件
12个形状相同颜色都不同的棱块。
(2),可执行操作
八轴,每个轴可带动3个棱块一起旋转120度
(3),目标态
(3.1)形状
任意一次操作之后,魔方都是正方体,最后也自然是正方体。
(3.2)颜色
定理一:根据12个棱块的颜色,可确定三组对立色,他们一定是处于正方体对立面的。
按照通行魔方颜色方案(我的这个魔方就是,见本文开头),白黄是对面,蓝绿是对面,红橘是对面。
所以,目标态的颜色有2种结构,事实证明,2种都是可达状态,本文开头的2张图都是白蓝红三色,看得出来是互为镜面的。
3,颜色推导
上面的定理一是可以证明的。
进行颜色推导之前,首先我们对这个魔方进行黑白染色。
12个部件,每个部件都有2个色块,一共是24个色块,我们把有公共边的色块叫做相邻色块,那么每个色块有3个相邻色块。
我们采用国际象棋染色法,使得相邻色块都是一黑一白,我用1和0标记。
定理二:每个轴的三个部件,6个块都是0 1 0 1 0 1交错出现,所以无论怎么操作,结果还是0 1 0 1 0 1
下面我们以此推导出定理一:
在染色标记相同的12个色块里,任取2个相同颜色的色块,比如标记为0的12个色块里面,取出2个白色的色块。
这2个色块对应的部件,一个是白蓝,一个是白绿。
根据定理二,当这2个部件的白色处于同一面时,肯定是不相邻的,所以此时2个部件的绿色块和蓝色块一定处于对立面。
所以最终绿色和蓝色一定是对立面,即定理一。
4,复原方法
我自己摸索出来,这个魔方是可以层先法的。
(1)复原一面,也就是4个部件
因为没有层的概念,我就直接按面来描述了。
三阶魔方复原一面的结果可能是一层并没有复原,而恐龙魔方只要复原一面那就是一定符合要求的。
因为太简单,就不赘述了。
(2)复原中间层,也是4个部件
因为太简单,就不赘述了。
(3)复原顶层,还是4个部件
定理三:任意一个部件,只要位置对了,那么他的方向也一定是对的。
这个根据定理二也是可以直接推导出来的。
那么,我们想复原顶层,就只需要交换顶层4个部件的位置就可以了。
这是很容易的,我总结了一个只有4步的 小公式,我把这个公式在复原的魔方上操作了一遍,规律应该是很明显的:
看得出来,就是3个部件的一个位置轮换。
只有4步,看图应该是能看得出来是怎么操作的。
至此,八轴三阶魔方的研究就结束了。
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