Menu da resolução do Dodecaedro Mágico.

Resolver o topo é a parte mais difícil do dodecaedro. Para quem não acompanhou os posts anteriores, resolvemos a base e os lados, chegando em algo assim.

1. Virar as peças de canto

A primeira coisa a fazer é com as peças de canto: colocar a “cor verde escura” para cima, ou seja, a cor equivalente à cor correta da peça central do dodecaedro. Não importa neste momento se vão estar na posição correta, importa apenas que estejam com o sentido para cima correto.

Para tal, usaremos dois algoritmos: o X e o X2. Chamei com este nome porque o movimento me pareceu levemente a letra X. E a diferença entre estes dois movimentos é apenas o número de deslocamentos no topo, após o movimento de perturbação.

Introduzindo uma nova notação. Vamos numerar as 5 peças de canto de 1 a 5, conforme a convenção a seguir. E chamaremos de R uma rotação desta peça, R2 duas rotações, T apenas translado sem rotação, e 0 se não acontece nada.

O Movimento X é o seguinte. Mantém as peças nas posições 2 e 5 inalteradas, e movimenta duas rotações na peça que vai para a posição 1, 1 rotação para a peça da posição 3, e translada a da posição 4.

O movimento X2 é similar. Apenas muda um pouco o padrão de rotações.

Para aplicar uma combinação de X e X2, deve-se analisar a paridade das rotações das peças de canto. Não há uma fórmula para isto, é da análise do problema. Mas a aplicação de X e X2 garante que todas as peças de canto estejam rotacionadas corretamente.

2. Virar as peças laterais.

O próximo passo é virar todas as peças laterais na cor certa para cima, no caso da foto, a cor verde escura. Não importa neste momento se vão estar na posição correta, importa apenas que estejam com o sentido para cima correto.

Uma observação é a seguinte. Se eu aplicar três vezes seguidas o algoritmo X2, eu inverto todas as peças laterais exceto a da posição 4 (isto também é interessante para criar padrões bonitos).

O algoritmo X2 três vezes seguidas troca a posição de todas as laterais, exceto a da posição 4. Ou seja, a análise do que fazer vira um joguinho de paridade.

Fazendo análise da paridade das peças e com a aplicação do algoritmo X2 como trocador de lados das laterais, é possível colocar todas as laterais para cima, por exemplo:

3. Posicionar as peças de canto.

O próximo passo é posicionar as peças de canto no lugar correto, sem bagunçar as camadas de baixo e sem desorientar as demais peças.

O Algoritmo P-P vai nos ajudar nisto. Chamei de P porque lembra vagamente a letra P.

O algoritmo P-P mantém as peças das posições 1 e 2 no lugar, e troca as das outras posições.

Minha sugestão é ir girando o topo a aplicando o P-P com o objetivo de alinhar duas peças adjacentes.

Com duas peças adjacentes alinhadas, girar o topo para colocar as duas peças arrumadas nas posições 1 e 2. Depois, é só aplicar o P-P mais algumas vezes, e a posição dos cantos estará correta.

4. Arrumar as peças laterais.

Neste estágio, nota-se que as peças laterais podem estar trocadas. Precisamos de um movimento para trocar as laterais, sem bagunçar o resto.

Para tal, usamos o algoritmo Shift Lateral.

Na verdade, o algoritmo Shift Lateral dá uma bagunçada. Para arrumar a bagunça, deve-se aplicar de novo o algoritmo P-P (em cima do lado 2_3).

Portanto, o algoritmo completo é Shift – P.

O que o Shift – P faz é trocar as laterais das posições 2, 3 e 4. De novo, análise de paridade para entender quais posições devem ser trocada, e aplicar o algoritmo.

O Shift – P é o passo final para montar o dodecaedro.

Dodecaedro montado:

Dodecaedro visto de outra face.

O dodecaedro não é fácil, mas com as dicas que foram passadas, dá para entender melhor o método de resolução e a lógica por trás disso tudo.

O próximo post será sobre como desenvolver padrões diferentes dos que foram mencionados aqui, sobre descobrir e aplicar padrões.

Link da parte 5: https://ideiasesquecidas.com/2015/10/27/dodecaedro-parte-5-criando-o-seu-proprio-metodo/

Arnaldo Gunzi

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Parte 3 – Resolvendo os lados.

Uma vez que a base esteja resolvida, vide post anterior, é hora de resolver os lados.

A solução é feita por camadas. Primeiro, resolve-se a primeira camada mais próxima da base. Depois, subir camada por camada até chegar ao topo.

Ache a peça que deve ficar na lateral. Deve-se colocar a peça na posição mostrada, sem desarrumar a base, e aplicar o “algoritmo lateral”. Na figura, a peça lateral amarela e laranja está posicionada para ir para a posição correta, após a aplicação do algoritmo lateral.

A única diferença do algoritmo lateral apresentado e a aplicação na base é que o dodecaedro está de cabeça para baixo, mas isto não muda a essência do método.

Fazer o mesmo para os cinco lados. Pode ser necessário o uso do “algoritmo lateral à esquerda”, que é a mesma coisa, porém no sentido contrário.

Foto de uma camada pronta

Olhando bem para o dodecaedro, temos 5 peças de canto centrais mais para cima e 5 mais para baixo.  A ideia é resolver primeiro a camada dos cinco mais próximos da base. Aqui, basta localizar e posicionar, tomando o cuidado de não desarrumar o que já está montado.

Com a peça da camada central posicionada, a ideia é aplicar novamente o algoritmo lateral para posicionar as peças laterais. Para evitar alguma confusão e desarrumado outras peças, o ideal é utilizar a camada de topo para fazer a troca de peças. Ou seja, giro a peça de canto do lado que estou querendo resolver, para conseguir usar o topo como espaço de troca.

De vez em quando, é preciso usar o algoritmo lateral apenas para “desalojar” uma peça lateral que esteja travada em uma posição. Em outras palavras, aplico o algoritmo lateral para colocar retirar a peça lateral que tenho numa posição sem desarrumar uma estrutura já montada.

Foto após arrumar a peça de canto e peças laterais da da primeira camada

Agora, a ideia é arrumar a segunda camada central.

Deve-se identificar e posicionar a  peça de canto correspondente e colocar a peça no seu lugar:

Para tal, talvez haja a necessidade de girar uma peça.

Por exemplo, a orientação da peça está errada. Utilizando um outro lado como apoio, consigo girar a peça para a orientação correta.

Aplicando o truque de girar as peças, dá para preencher a segunda camada central.

A esta altura, já resolvemos mais de 50% do dodecaedro

Virando o dodecaedro de cabeça para baixo, ainda tem uma camada de peças laterais. Deve-se arrumar as laterais de novo com o algoritmo lateral.

Apenas com a aplicação seguida do algorimo lateral e do posicionamento das peças de canto (e com um certo trabalho) é possível resolver todas as laterais do Megaminx, deixando apenas o topo para ser resolvido no final.

Em resumo, para resolver o cubo até aqui só usamos dois algoritmos: o Canto-Base  e o algoritmo Lateral.

A próxima etapa será a resolução do topo, que embora tenha bem menos peças que o resto do dodecaedro, é a parte mais difícil.

Arnaldo Gunzi

Link da parte 4: https://ideiasesquecidas.com/2015/10/26/dodecaedro-parte-4-resolvendo-o-topo/

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Vamos resolver apenas um dos lados do dodecaedro, que vamos chamar de Base. Resolver a Base é o passo mais simples, por ter mais graus de liberdade.

Recomendo que o leitor tente fazer por si só, com certeza é mais divertido.

Fiquei em dúvida se colocaria a resposta. Mas, lembrei que uma vez fiquei frustrado por não ter respostas úteis. Estava estudando Álgebra Linear, e tinha um problema difícil, dividido em três perguntas. E as respostas, no final do livro, eram a) Fica como desafio para o leitor, b) É óbvio, c) Decorre de a e b.

Portanto, vou colocar a solução aqui.

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Começamos com um dodecaedro suficientemente embaralhado, como o seguinte.

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1) Arrumar as peças laterais da base.

Deve-se pegar uma lateral como alvo, e identificar qual a peça que deve ser encaixada nela. A referência para identificação são as peças centrais. Como elas não se movem, elas são a chave para resolver.

Digamos que  o lado verde claro seja a base. Um dos vizinhos dela é o lado laranja. Portanto, deve-se procurar a peça lateral verde clara e laranja, e encaixá-la em sua posição correta: com a face verde-clara voltada para o centro da mesma cor, e com a face laranja voltada para o centro laranja. Não há um algoritmo preciso para isto, mas é simples.

Após fazer isto para todas as peças laterais, tem-se algo como a figura a seguir.

Na Figura: Todas as peças laterais da base arrumadas

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2) Arrumar as peças de canto da base.

Para tal, deve-se usar o “algoritmo canto base”. Aproveitando para acostumar o leitor aos algoritmos.

Algortimo Canto-Base

Partindo do dodecaedro projetado, vamos utilizar a notação descrita anteriormente (aqui).

Se girar a face 6 no sentido anti-horário, depois a face 12 no horário, depois a 6 no sentido horário, vamos projetar a peça de canto cinza-ouro-rosa na face alvo. É importante entender o padrão, e a partir disto reconhecer e aplicar os padrões.

Deve-se primeiro identificar a peça que quero arrumar. Como é uma peça de canto, ela tem três cores, correspondentes às três faces em que ela pertence. Colocar a peça de canto na posição em que, aplicado algoritmo canto-base, ele vai para a posição correta.

Deve-se colocar a peça de canto aqui. E depois executar o algoritmo, chegando-se ao resultado:

Todos os algoritmos apresentados têm o seu irmão gêmeo, que é a mesma coisa, mas com a orientação trocada. Ou seja, ao invés de girar um para direita, gira-se um para esquerda. Ao invés de começar com a face da direita, começar com a face da esquerda.

Este algoritmo canto base, ou a sua versão espelhada, aplicado nas 5 peças de canto, é suficiente para resolver a primeira face do dodecaedro, a base. O resultado é algo assim.

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E temos uma face do dodecaedro!

Os próximos posts serão para resolver as laterais e o topo. Mas já dá para treinar o apredizado aqui por um tempo.

Arnaldo Gunzi

Outubro 2015

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Notação

A notação dos movimentos é igual ao do site Ruwix: http://ruwix.com/online-puzzle-simulators/megaminx-simulator.php

O site citado acima é o de um simulador do dodecaedro. É uma boa ideia usar um simulador, porque é possível resetar o poliedro para a posição inicial (algo impossível de fazer facilmente num cubo físico).

Cada face do dodecaedro é numerada de 1 a 12, e com uma cor diferente, conforme ilustrações a seguir.

O movimento 1 significa girar a face 1 no sentido horário.

O movimento 1′ (com apótrofe) significa girar a face 1 no sentido anti-horário.

Para as outras faces, a notação é análoga: 2, 2′, 3, 3′, etc…

Note também que não há ambiguidade de posições. Cada peça tem um esquema de cores que identifica exatamente a posição em que ela deve estar no final das contas. Isso porque há cubos em que há ambiguidade. Imagine se o dodecaedro fosse todo preto, por exemplo, ou tivesse várias faces pintadas com a mesma cor.

Link para a parte 2: https://ideiasesquecidas.com/2015/10/24/dodecaedro-parte-2-resolvendo-a-base/

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