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本帖最后由 乌木 于 2013-2-15 09:13 编辑
我试试解释解释。
三阶魔方,设定顶底色为高级色,前后色为中级色,左右色为低级色,因而,角块位置的上下方向为高级方向,前后方向为中级方向,左右方向为低级方向。(角块位置是固定的,位置的方向级别也是固定的;角块可调来调去,且其色向可变。有如电影院的椅子及其方向固定,不许变化;观众可以乱坐,也可以对号入座;坐姿可以正坐,也可以拿大顶。每个观众对号入座且都正坐的话,算复原态。)
一个角块的高级色的指向,和它当时所处的地方的位置的高级方向一致的话(也就是向上或向下),该角块的色向算正确,否则为色向错误,且要么需顺时针旋转,要么需逆时针旋转才能正确。
复原态时,8个角块的色向和为零。
魔方做动作U、U'、U2、D、D'、D2、F2、R2、B2、或L2后,有关的四个角块保持原来的色向不变;
只有四侧的表层做F、F'、R、R'、B、B'、L或L'后,有关的四个角块的色向才有变化。(游乐场的摩天轮旋转时,各个罐笼始终保持垂直,没有方向变化。魔方的运动不同,单单一个表层旋转时,角块、棱块只有公转,没有自转。比如做一次F或F' 时,有关的四个角块都比自己的原方向有了“侧翻”。)
任一个四侧表层90°一转,带来的角块色向变化总是有关的四个角块同时变化的,变化的总和总是0°(两个顺转120°,另两个逆转120°,色向变化之和为0°)。三阶魔方不存在一种使角块的色向变化之和不为零的动作。
注意,这里是说变化之和,不是变化之前或之后的有关四个角块的色向和。比如,1号位上角块的色向状态是需要顺转120°,3号位上角块需要逆转120°,其余6个位置上的角块色向都正确,8个角块色向和为0,那么,F表层的四个角块色向和非零,为120°。做一下F之后,F面的四个角块的色向都有变化,变化之和为0,才能使这4个角块的色向和仍为非零,仍有一个8号位的角块需要顺转120°。整个魔方的8个角块的色向和仍然为零。请看下图。
这样就可以推论:种种表层一转90°对角块色向影响的叠加的结果(也就是三阶魔方再怎么转的结果),始终是角块色向变化之和为0° 。
所以,不可能单单改变一个角块的色向。
这一铁定的规律,哪怕在一个错装的三阶魔方上,也是一样的——如果故意错装一个角块的色向,接下去用转魔方的方法(即不是拆开重装的方法),总是无法复原这个魔方的。
同理,三阶魔方不能单单翻转一个棱块。
另两个三阶魔方的变换规律(不能单单交换两个块;中心块方向性是显性的三阶魔方,角块和棱块不变时,不能使奇数个中心块自转90°。),也可以由三阶魔方的基本动作(表层90°一转)所发生的置换性质推断出来。 |
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