Rubik là một trò chơi không còn xa lạ với trẻ em trên thế giới. Là một trò chơi giải trí mang tính trí tuệ với một khối hình lập phương nhiều màu sắc hấp dẫn nhiều người, đặc biệt là các bạn trẻ, giúp nâng cao khả năng toán học hiệu quả.
Một khối lập phương nhìn thấy khá là đơn giản nhưng để đưa ra được đáp án chính xác thì lại không hề đơn giản. Đó là tập hợp của rất nhiều phép toán mà người chơi phải tìm cách giải. Thậm chí, rubik còn được xếp vào chuyên ngành riêng.
CLB Học Toán cùng Jenny giới thiệu đến các bạn nhỏ trò chơi Rubik giúp nâng cao khả năng tư duy trong toán học.
- Rubik là gì ?
Lập phương Rubik
(Khối Rubik hay đơn giản là Rubik) là một trò chơi giải đố cơ học được giáo sư kiến trúc, nhà điêu khắc gia người Hungary, Ernő Rubik phát minh vào năm 1974. Các tên gọi sai thường gặp của trò chơi này là Rubix, Rubic và Rubick.Mỗi mặt của phiên bản này có 9 ô vuông và được sơn phủ một trong sáu màu khác nhau, thông thường là trắng, đỏ, vàng, cam, xanh lá cây và xanh dương (một số khối khác thay thế mặt màu trắng bằng màu đen). Bài toán bắt đầu bằng việc xáo trộn tất cả vị trí các ô vuông ở mỗi mặt, tức là các màu sắc xen kẽ nhau. Bài toán chỉ được giải quyết khi mà mỗi mặt của khối là một màu đồng nhất.
Một khối Rubik tiêu chuẩn (3×3×3) có thể có 8! cách sắp xếp các khối ở góc, 7 khối có thể được xoay tùy ý vì chiều của khối thứ 8 phụ thuộc 7 khối còn lại.
- Cơ chế của Rubik
Khối Rubik tiêu chuẩn có chiều dài mỗi cạnh 5,7 cm, được tạo thành từ 26 khối nhỏ hơn. Phần giữa của mỗi mặt trong 6 mặt chỉ là một hình vuông gắn với các cơ chế khung làm lõi, đóng vai trò khung sườn cho cách mảnh khác dựa vào và xoay quanh. Khối Rubik có thể được tháo ra dễ dàng, thường bằng cách xoay một mặt 45° và lắc một khối ở cạnh cho tới khi nó rời ra. Tính chất này thường được dùng để “giải” khối Rubik.Ở các cạnh của khối Rubik, các mảnh có các màu khác nhau ở các mặt. Tuy nhiên không phải mọi tổ hợp màu đều có trên khối; như với khối Rubik tiêu chuẩn, mặt xanh lá đối diện với mặt xanh dương nên sẽ không có cạnh giáp xanh lá và xanh dương.
- Cách giải
Các cách giải chính
Có rất nhiều cách giải khác nhau đã được tìm ra. Cách giải thông dụng nhất do David Singmaster, một nhà toán học người Anh công bố trong cuốn Notes on Rubik’s “Magic Cube” năm 1981. Phương pháp này giải khối Rubik từng tầng một. Trong thực tế, phương pháp này có thể xoay được dưới 1 phút và vẫn phù hợp với người mới bắt đầu. Phương pháp này thường được dạy bằng hình ảnh cùng với hướng dẫn xoay từng bước. Về các phương pháp khác, xem phần thuật toán bên dưới.Ghi bước đi
Hầu hết các hướng dẫn giải đều dùng cách ghi chú của Singmaster, thường gọi là “Cách ghi chú Singmaster” hoặc “Ghi hướng xoay”. Cách ghi chú này quy ước các mặt theo phương nhìn của người chơi và xoay theo chiều kim đồng hồ. Tính tương đối của các ghi chú này so với vị trí các mặt làm cho các lời giải linh hoạt hơn và có thể áp dụng được trong nhiều trường hợp tương tự nhau. - Thuật toán
Trong thuật ngữ của người chơi Rubik, một “thuật toán” (khái niệm này khác với thuật toán trong toán học) là một bộ các bước để thực hiện một công việc nào đó: chuyển từ trạng thái ban đầu đến trạng thái mong muốn. Các phương pháp giải khác nhau sử dụng các thuật toán khác nhau; với mỗi thuật toán cần nắm được công dụng và cách dùng.Hầu hết thuật toán chỉ ảnh hưởng một phần nhỏ của khối mà không thay đổi các phần khác, chẳng hạn như xoay các khối ở góc, đổi vị trí các khối ở cạnh … Một số thuật toán có tác dụng phụ làm thay đổi vị trí các mảnh khác lại thường đòi hỏi ít nước đi hơn và được dùng nhiều khi bắt đầu giải (chưa cần quan tâm tới vị trí các mảnh khác).
Có 3 thuật toán chính được sử dụng trong trò chơi rubik này đó là:
- Thuật toán xoay nhanh
- Thuật toán căn bản
- Thuật toán tối ưu
Một trong những trò chơi bổ ích, giúp bé phát triển thêm về khả năng ghi nhớ, tính toán và phát triển khả năng toán tư duy.
