Crazy 4x4x4i(瘋狂4階一號)探討

看Logo就知道這個是魔方吧的產品,很特別,一開始把玩的時候,無從解起,覺得好難。

不過後熟悉了之後,馬上就知道如何解開它了,不難!建議玩家先別看下面的解法,自己摸索,這才是這個方塊的樂趣所在。


  1. 幾種變化
  2. 解法

幾種變化

其實瘋狂4x4的中心圓球,就是一個2x2x2方塊的結構。

相當於   

所以光這個部分就有 7!·36 = 3,674,160 種變化。(請參考 2階魔術方塊探討 )

接下來是原4x4中心的部分,共有6種顏色,每個有4小塊,共有 24!/(4!)6 = 3,246,670,537,110,000 個位置變化(permutation).

而角的部分跟3x3的方塊計算方式一樣,8個位置可互換,每個有三個方向,但最後一個方向被前7個所固定,所以共有 8!*37 = 88,179,840 種變化。

邊塊的部份,雖然每一塊會有兩個方向,但其實它的方向是隨著位置而改變,也就是只要計算位置變化即可,共 24! = 620,448,401,733,239,439,360,000 種變化。

接下來要提到奇偶排列性質(Even-Odd Permutation),這個部份可能需要多花一點時間來研讀,須要一些離散數學的基礎,否則不易了解。

我們先來看一下,傳統4x4轉一個面,如下:

可看出,四個角形成一個四循環(4-cycle)(藍色),邊形成 2 個四循環(紅色及綠色),四個中心形成四循環(黑色),共四個四循環,是一個偶排列(Even Permutation)。

但是轉中間層時,少了黑色的循環,只有三個四循環,是一個奇排列(Odd Permutation)。

因此正常4x4x4方塊會出現單邊反轉的話,就是出現在轉了奇數次的中間層。各位可以找找各種單邊反轉的公式,「r, l, u, f」這些只轉中間層的次數,一定是奇數。

好,回歸到瘋狂4x4x4,要動到中心圓的部份,一定都要轉中間層(r, l, u, f, b, d)才行,轉外層(R, L, U, F, B, D)是沒辦法動到中心圓的部份的。因此,也就是說,若把瘋狂4x4x4分解成2x2x2的部分,及正常4x4x4部份的話,此兩個部份的奇偶排列必須是一致的,簡來單說就是前者是奇排列,後者也是奇排列,若前者是偶排列,後者也會是偶排列。所以在計算瘋狂4x4x4時,正常4x4x4部份的奇偶排列,被中心圓的2x2x2部份所固定,所以剛剛的計算,最後要除以 2。

所以瘋狂4x4x4總共有 [7!·36]*[24!/(4!)6] * [8!·37]* [24!] / 2 = 326,318,176,648,849,198,250,599,213,408,124,182,588,293,120,000,000,000 = 3.26*1053

(註:上面的解釋,可以說明,瘋狂4x4x4在中心圓已經轉好的情況下(偶排列),是不會有單邊反轉的情況發生的。)

 

解法提示

其實看了上面的講解,相信你已經知道解法流程了。

第一步先把中心當2x2來解。

接下來一切都跟解一般的4x4沒什麼兩樣。

組中心

組邊

接下來當3x3x3來解,即可。

而且不會有「單邊反轉」發生(下圖),理由在上面已經解釋過了。

但是會有「對邊互換」(下圖),因為它是偶排列,這個比較特別,若是用以往的公式的話,會破壞中心圓,要改用下面的公式就沒問題了。

新公式:r'FU'RF'Ur - lU'FR'UF'l'

(註:小寫符號表示「只」轉第二層。)

此公式的原理很簡單,是由組邊的公式改過來的先 r' 然後 (FU'RF'U) 是把UF的邊翻轉方向,再轉 r ,然後另一組則是先 l 然後逆做(FU'RF'U) ,即為(U'FR'UF'),最後再 l' 回復。

 

 

恭喜,你已經可以完成它囉!