Профессорский куб

Кубик профессора (также известный как кубик Рубика 5×5×5 и многие другие названия, в зависимости от производителя) представляет собой версию оригинального кубика Рубика размером 5×5×5. Он имеет общие качества как с кубиком Рубика 4×4×4 3×3×3, так и с кубиком Рубика , и для обоих можно применять стратегии решения.

История

Профессорский куб был изобретен Удо Креллом в 1981 году. Из множества предложенных проектов конструкция Удо Крелля была первой конструкцией 5 × 5 × 5, которая была произведена и продана. Уве Мефферт изготовил куб и продал его в Гонконге в 1983 году.

Компания Ideal Toys , которая первой популяризировала оригинальный кубик Рубика 3x3x3, продавала эту головоломку в Германии как «Rubik's Wahn» (нем. Rubik's Craze ). Когда куб продавался в Японии , он продавался под названием «Профессорский куб». Мефферт переиздал куб под названием «Куб профессора» в 1990-х годах. ^{[ 1 ]}

Ранние версии кубика 5×5×5, продаваемые в Barnes & Noble, продавались под названием «Профессорский куб», но в настоящее время Barnes and Noble продает кубики, которые называются просто «Куб 5×5». Раньше на сайте Mefferts.com продавалась ограниченная версия кубика 5×5×5 под названием «Профессорский куб». В этой версии вместо наклеек были цветные плитки. ^{[ 2 ]} Verdes Innovations продает версию под названием V-Cube 5. ^{[ 3 ]}

Работает

Оригинальный дизайн профессорского куба, разработанный Удо Креллом, использует расширенный куб 3×3×3 в качестве мантии с центральными краями и углами, торчащими из сферического центра механизма, идентичного кубу 3×3×3. Все нецентральные детали имеют удлинители, которые вставляются в прорези на внешних частях кубика 3×3×3, что удерживает их от выпадения из куба при повороте. Фиксированные центры имеют две секции (одну видимую, другую скрытую), которые могут поворачиваться независимо. Эта особенность уникальна для оригинального дизайна. ^{[ 4 ]}

Версия головоломки Eastsheen использует другой механизм. Фиксированные центры удерживают на месте центры рядом с центральными краями, которые, в свою очередь, удерживают внешние края. Нецентральные ребра удерживают углы на месте, а внутренние участки угловых частей не доходят до центра куба. ^{[ 5 ]}

Механизм V-Cube 5, разработанный Панайотисом Вердесом, имеет общие элементы с обоими механизмами. Углы доходят до центра головоломки (как в оригинальном механизме), а центральные части удерживают центральные края на месте (как в механизме Eastsheen). Средние края и прилегающие к ним центральные части составляют опорную раму и имеют удлинители, которые удерживают вместе остальные части. Это обеспечивает плавное и быстрое вращение и создает, пожалуй, самую быструю и прочную версию головоломки, доступную на тот момент. В отличие от оригинальной конструкции 5×5×5, механизм V-Cube 5 был разработан для обеспечения возможности спидкубинга . ^{[ 6 ]} Большинство ныне выпускаемых скоростных кубов 5×5×5 имеют механизмы, основанные на патенте Вердеса.

Профессорский куб в разобранном виде.
Разобранный V-Cube 5
Разобранный куб Eastsheen

Стабильность и долговечность

Оригинальный кубик профессора по своей сути более тонкий, чем кубик Рубика 3×3×3, из-за гораздо большего количества движущихся частей и деталей. Из-за своей хрупкой конструкции кубик Рубика «Профессорский кубик» не подходит для игры в спидкубинг . Приложение чрезмерной силы к кубу при его скручивании может привести к поломке частей. ^{[ 7 ]} И Eastsheen 5×5×5, и V-Cube 5 разработаны с использованием разных механизмов в попытке исправить хрупкость оригинальной конструкции.

Перестановки

На внешней стороне куба 98 частей: 8 углов, 36 ребер и 54 центра (48 подвижных, 6 неподвижных).

Возможна любая перестановка углов, в том числе нечетная, дающая 8! возможные договоренности. Семь углов можно вращать независимо, а ориентация восьмого угла зависит от остальных семи, что дает 3 ⁷ (или 2187) комбинаций.

Имеется 54 центра. Шесть из них (центральный квадрат каждой грани) зафиксированы на месте. Остальные состоят из двух наборов по 24 центра. В каждом наборе есть четыре центра каждого цвета. Каждый набор можно разложить по 24 штуки! разные способы. Если предположить, что четыре центра каждого цвета в каждом наборе неразличимы, то число перестановок каждого набора сокращается до 24!/(24 ⁶) договоренности, все из которых возможны. Понижающий коэффициент возникает потому, что существует 24 (4!) способа расположить четыре фигуры данного цвета. Это значение возведено в шестую степень, поскольку цветов шесть. Общее число перестановок всех подвижных центров является произведением перестановок двух наборов и составляет 24! ²/(24 ¹²).

24 внешних края невозможно перевернуть из-за внутренней формы этих частей. Соответствующие внешние края различимы, поскольку детали являются зеркальным отображением друг друга. Возможны любые перестановки внешних ребер, включая нечетные, что дает 24! распоряжения. 12 центральных краев можно перевернуть. Одиннадцать можно перевернуть и расположить независимо, что даст 12!/2 × 2. ¹¹ или 12! × 2 ¹⁰ возможностей (нечетная перестановка углов влечет за собой нечетную перестановку центральных ребер и наоборот, таким образом, деление на 2). Их 24! × 12! × 2 ¹⁰ возможности для внутреннего и внешнего края вместе.

Это дает общее количество перестановок

{\frac {8!\times 3^{7}\times 12!\times 2^{10}\times 24!^{3}}{24^{12}}}\approx 2.83\times 10^{74}

Полное число составляет ровно 282 870 942 277 741 856 536 180 333 107 150 328 293 127 731 985 672 134 721 536 000 000 000 000 000 возможных перестановок. ^{[ 8 ]} (около 283 дуодециллионов по длинной шкале или 283 тревигинтиллионов по короткой шкале).

В некоторых вариантах куба одна из центральных частей отмечена логотипом, который можно расположить в четырех разных направлениях. Это увеличивает количество перестановок в четыре раза до 1,13×10. ⁷⁵, хотя любая ориентация этого фрагмента может считаться правильной. Для сравнения, число атомов в наблюдаемой Вселенной оценивается в 10. ⁸⁰. Другие варианты увеличивают сложность, делая видимой ориентацию всех центральных частей. Пример этого показан ниже.

Решения

Центр представляет собой куб EastSheen 5×5×5 с разноцветными наклейками, которые повышают сложность, поскольку центры должны находиться в правильных местах.

Спидкуберы обычно предпочитают метод редукции , при котором центры группируются в одноцветные блоки, а аналогичные краевые части группируются в сплошные полосы. Это позволяет быстро решить куб теми же методами, которые можно использовать для куба 3×3×3, только в расширенной версии. Как показано справа, фиксированные центры, средние края и углы можно рассматривать как эквивалент куба 3×3×3. В результате после завершения редукции ошибки четности, которые иногда наблюдаются в кубике 4×4×4, не могут возникнуть в кубике 5×5×5 или в любом кубе с нечетным числом ребер, если уж на то пошло. ^{[ 9 ]}

Метод Yau5 назван в честь его изобретателя Роберта Яу. Метод начинается с решения противоположных центров (предпочтительно белого и желтого), а затем решения трех поперечных ребер (предпочтительно белого). Далее решаются оставшиеся центры и последнее поперечное ребро. Последнее перекрестное ребро и оставшиеся нерешенные ребра решаются, а затем их можно решить как 3x3x3. ^{[ 10 ]}

Другая часто используемая стратегия — сначала решить края и углы куба, а затем — центры. Этот метод называется методом клетки, потому что после решения краев и углов центры оказываются в клетке. Углы можно размещать так же, как и в любом предыдущем порядке головоломки с кубиками, а с центрами манипулируют с помощью алгоритма, аналогичного тому, который используется в кубе 4×4×4. ^{[ 11 ]}

Менее часто используемая стратегия — сначала решить одну сторону и один слой, затем 2-й, 3-й и 4-й слои и, наконец, последнюю сторону и слой. Этот метод называется послойным. Это напоминает CFOP, хорошо известную технику, используемую для кубика Рубика 3х3 , с двумя добавленными слоями и парой центров. ^{[ 12 ]}

Метод ABCube — это метод прямого решения, разработанный Сандрой Уоркман в 2020 году. Он предназначен для новичков и тех, кто не занимается кубами. По порядку работы он похож на метод Кейджа, но функционально отличается тем, что он в основном визуален и исключает стандартизированные обозначения. Он работает с кубами любой сложности, от 2x2x2 до больших кубов (nxnxn), и использует только два легко запоминающихся алгоритма; один четыре поворота, другой восемь поворотов, и это исключает длинные алгоритмы четности. ^{[ 13 ]}

Мировые рекорды

Мировой рекорд по быстрому решению 5×5×5 составляет 32,52 секунды, установлен Максом Парком из США 16 марта 2024 года на выставке DFW Megacomp 2024 в Грейпвайне, штат Техас . ^{[ 14 ]}

Мировой рекорд по быстрому среднему результату из пяти решений (исключая самое быстрое и самое медленное решение) составляет 34,76 секунды, он также установлен Максом Парком из США 18 июля 2024 года на NAC 2024 в Миннеаполисе, штат Миннесота , со временем (39,71 секунды). ) 35,10 (33,55) 35,44 и 33,75 ^{[ 14 ]}

Рекордное время сборки кубика 5×5×5 с завязанными глазами — 2 минуты 4,41 секунды (включая проверку), установленное Стэнли Чапелом из США 10 ноября 2023 года на чемпионате штата Вирджиния 2023 года в Ричмонде, штат Вирджиния . ^{[ 15 ]}

Рекорд среднего из трех решений кубика 5x5x5 с завязанными глазами составляет 2 минуты 27,63 секунды (включая проверку), установленный Стэнли Чапелом из США 15 декабря 2019 года со временем 2: 32,48, 2: 28,80 и 2:21.62. ^{[ 15 ]}

Топ-5 решателей по одному решению ^{[ 16 ]}

Имя	Самое быстрое решение	Соревнование
Макс Парк	32,52 с	DFW Мегакомп 2024
Таймон Коласински	32,98 с	НАК 2024
Сын Хёк Нам	33.10с	Холодная зима в Тэгу 2024
Кай-Вэнь Ван	34,16 с	Летний открытый чемпионат Тайбэя 2024
До Куанг Хунг	35,16 с	Робинсон Латкрабанг Кубинг 2024

Топ-5 решателей в среднем по 5 решениям ^{[ 17 ]}

Имя	Самый быстрый средний показатель	Соревнование	Время
Макс Парк	34,76 с	НАК 2024	(39.71), 35.10, (33.55), 35.44, 33.75
Таймон Коласински	37,27 с	НАК 2024	36.30, (34.12), (39.69), 36.94, 38.56
Сын Хёк Нам	37.90с	Биг Тайм Манила 2023	(48.78), (34.53), 35.30, 38.97, 39.44
Кай-Вэнь Ван (王凯文)	39,13 с	Вечеринка по сбору собак 2024	(41.48), 40.52, (34.82), 40.12, 36.76
До Куанг Хунг	39,13 с	Робинсон Латкрабанг Кубинг 2024	(42.32), 37.39, 39.88, (35.16), 41.83

5 лучших решателей по одному решению с завязанными глазами ^{[ 18 ]}

Имя	Самое быстрое решение	Соревнование
Стэнли Чапел	2:04.41с	Чемпионат Вирджинии 2023
Хилл Понг Ён Фэн	2:18,78с	Чемпионат мира WCA 2023
Кайджун Лин	2:39,12с	Селангор Куб Опен 2019
Эзра Хирши	2:45,73с	Шеффилд Спринг - BBO 2023
Райан Экерсли	2:50,28 с	Чемпионат Ирландии по Рубику 2024

5 лучших решателей в среднем по 3 решениям вслепую ^{[ 19 ]}

Имя	Самое быстрое решение	Соревнование	Время
Стэнли Чапел	2.27.63	МЦК Эпсилон 2019	2:32.48, 2:28.80, 2:21.62
Кайджун Лин	2:49.17	Селангор Куб Опен 2019	2:59.09, 2:39.12, 2:49.30
Хилл Понг Ён Фэн	3:09.05	Медленный и легкий Селангор 2024	3:15.00, 2:28.17, 3:43.99
Эзра Хирши	3:13.43	Глазго Зима - SBO 2024	3:00.62, 3:24.37, 3:15.30
Райан Экерсли	3:53.27	День BLD в Манчестере 2023 г.	3:43.58, 3:47.91, 4:08.32

В популярной культуре

В филиппинском сериале компании ABS-CBN Entertainment под названием Little Big Shots показан 10-летний кубер по имени Франко, который собрал кубик 5×5×5 за 1 минуту и 47,12 секунды. ^{[ 20 ]}
В фильме «Линейный ходок 2: Невидимый шпион» показано, как двое детей собирают кубик 5×5×5. Они соревнуются в последовательном сборе нескольких кубиков с завязанными глазами, что среди спидкуберов называется «5 × 5 × 5 вслепую».

См. также

Pocket Cube – версия головоломки 2×2×2.
Кубик Рубика – оригинальная версия этой головоломки 3×3×3.
Месть Рубика - версия головоломки 4 × 4 × 4.
V-Cube 6 — версия головоломки размером 6×6×6.
V-Cube 7 — версия головоломки размером 7×7×7.
V-Cube 8 — версия головоломки размером 8×8×8.
Комбинированная головоломка

Ссылки

^ «5x5x5 Вики» . Speedsolve.com .
^ Профессорский куб Мефферта
^ Инновации Вердеса V-Cube, 5 страниц. Архивировано 27 марта 2010 г. в Wayback Machine.
^ Патент США 4600199.
^ Патент США 6129356.
^ Патент США 20070057455.
^ Раздел уведомлений о кубике Рубика 5×5×5.
^ Кубические круговые выпуски 3 и 4 Дэвид Сингмастер , 1982 г.
^ «Метод сокращения — Speedsolve.com Wiki» . www.speedsolve.com . Проверено 21 мая 2020 г.
^ «Метод Yau5 — Speedsolve.com Wiki» . www.speedsolve.com . Проверено 21 мая 2020 г.
^ «Метод клетки — Speedsolve.com Wiki» . www.speedsolve.com . Проверено 21 мая 2020 г.
^ «Кубик Рубикс.орг» . Архивировано из оригинала 27 мая 2017 г. Проверено 11 мая 2020 г.
^ «Метод ABCube — Speedsolve.com Wiki» .
^ Jump up to: ^а ^б Официальные результаты Всемирной ассоциации кубов — кубик 5x5x5
^ Jump up to: ^а ^б Всемирной ассоциации кубиков — 5x5x5 с завязанными глазами Официальные результаты
^ World Cube Association 5x5x5 Официальный сингл
^ Всемирной ассоциации кубов 5x5x5 Официальный средний рейтинг
^ Всемирная ассоциация кубов [1]
^ Всемирная ассоциация кубов [2]
^ Маленькие большие шишки Филиппины: Франко | 10-летний Кубер , 22 октября 2017 г. , дата обращения 23 января 2022 г.

Внешние ссылки

[1] «5x5x5 Вики» . Speedsolve.com .

[2] Профессорский куб Мефферта

[3] Инновации Вердеса V-Cube, 5 страниц. Архивировано 27 марта 2010 г. в Wayback Machine.

[Krell_patent-4] Патент США 4600199.

[Eastsheen_patent-5] Патент США 6129356.

[Verdes_patent-6] Патент США 20070057455.

[7] Раздел уведомлений о кубике Рубика 5×5×5.

[Cubic_Circular-8] Кубические круговые выпуски 3 и 4 Дэвид Сингмастер , 1982 г.

[9] «Метод сокращения — Speedsolve.com Wiki» . www.speedsolve.com . Проверено 21 мая 2020 г.

[10] «Метод Yau5 — Speedsolve.com Wiki» . www.speedsolve.com . Проверено 21 мая 2020 г.

[11] «Метод клетки — Speedsolve.com Wiki» . www.speedsolve.com . Проверено 21 мая 2020 г.

[12] «Кубик Рубикс.орг» . Архивировано из оригинала 27 мая 2017 г. Проверено 11 мая 2020 г.

[13] «Метод ABCube — Speedsolve.com Wiki» .

[Official_Results_-_5x5x5_Cube-14] Jump up to: ^а ^б Официальные результаты Всемирной ассоциации кубов — кубик 5x5x5

[Official_Results_-_5x5x5_Blindfolded-15] Jump up to: ^а ^б Всемирной ассоциации кубиков — 5x5x5 с завязанными глазами Официальные результаты

[16] World Cube Association 5x5x5 Официальный сингл

[17] Всемирной ассоциации кубов 5x5x5 Официальный средний рейтинг

[18] Всемирная ассоциация кубов [1]

[19] Всемирная ассоциация кубов [2]

[20] Маленькие большие шишки Филиппины: Франко | 10-летний Кубер , 22 октября 2017 г. , дата обращения 23 января 2022 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]