Matematyka a kostka rubika

Ile wynosi liczba wszyskich możliwych ułożeń kostki Rubika 3x3x3?

Jest osiem rogów i każdy z nich może być w trzech orientacjach i na ośmiu różnych pozycjach, a więc

Następnie jest 12 kantow. Każdy może być w dwóch orientacjach i na 12 różnych miejscach czyli

Czyli jak na razie mamy

Jednak kostka ma trzy stany których nie można osiagnżć bez rozebrania kostki na mniejsze części. A więc, gdy mamy 7 prawidłowo ułożonych rogów to ósmy też musi być ułożony prawidłowo, w przeciwieństwie ułożenie kostki jest niewykonalne. Tak więc trzeci róg może byc tylko w jednej z trzech pozycji, czyli dzielimy przez 3.

Podobnie kanty, jeśli mamy ułozonych 11 to dwunasty też musi być ułożony prawidłowo, więc dzielimy przez 2. Niemożliwa jest też sytuacja gdy dwa kanty sa w dobrej orientacji ale zamienione miejscami, czyli znowu dzielimy przez dwa.

Ostatecznie otrzymujemy: czyli 43 tryliony możliwości i TYLKO JEDNO UŁOŻENIE JEST PRAWIDŁOWE

Kostka Rubika w liczbach

ROK WYNALEZIENIA

1974 r

NAJKRÓTSZY CZAS UŁOŻENIA

3,47 sekundy

ILOŚĆ RÓŻNYCH KONBINACJI

43 252 003 274 489 856 000

NAJMNIEJSZA ILOŚĆ RUCHÓW POTRZEBNA DO UŁOŻENIA

maksymalnie w 20 ruchach (choć zazwyczaj wystarczy 15-19 ruchów).

Zadanie

Kostka Rubika składa się z 26 małych sześcianików i przegubu umieszczonego w środku. Kostkę rozłożono na małe sześcianiki. Ile sześcianików ma pomalowane 3 ściany, 2 ściany, jedną ścianę i w jakim kolorze, a ile nie ma pomalowanych ścian?

Odpowiedź

3 pomalowane ściany - mają 8 sześcianów

(zielona, biała, czarwona)

(zielona, biała, pomarańczowa)

(zielona, czerwona, żółta)

(zielona, żółta, pomarańczowa)

(czerwona, niebieska, biała)

(czerwona, niebieska, żółta)

(żółta, niebieska, pomarańczowa)

(biała, niebieska, pomarańczowa)

2 pomalowane ściany - mają 12 sześcianów

(czerwona, biała)

(czerwona, niebieska)

(czerwona, żółta)

(czerwona, zielona)

(niebieska, pomarańczowa)

(niebieska, żółta)

(niebieska, biała)

(pomarańczowa biała)

(pomarańczowa, zielona)

(pomarańczowa, żółta)

(zielona, żółta)

(zielona, biała)

1 pomalowaną ściane - mają 6 sześcianów

(biała)

(zielona)

(czerwona)

(niebieska)

(pomarańczowa)

(żółta)

żadnej pomalowanej ściany - nie ma przegub, czyli sześcian w środku