💡 הידעת??
השבוע לפני 50 שנה, הוגש הפטנט על אחד הצעצועים המפורסמים בעולם!
ב-30 בינואר 1975, צעד מרצה צעיר לאדריכלות בשם ארנו רוביק למשרד הפטנטים בהונגריה. בידיו הוא החזיק שרטוטים של קובייה מוזרה ומסמך בקשה לפטנט.
מה היה כל כך מיוחד בפטנט הזה?
עד לאותו רגע, מה שרוביק ניסה לעשות נחשב לבלתי אפשרי הנדסית. האתגר היה עצום: איך בונים קובייה שעשויה מ-26 קוביות קטנות, שתוכל להסתובב לכל הכיוונים, בלי שכל המבנה יתפרק ויתפזר ברגע שמסובבים אותו?
במסמך הפטנט, רוביק חשף את הפתרון הגאוני שלו: מנגנון פנימי נסתר. במקום לחבר את הקוביות זו לזו, הוא יצר "ליבה" פנימית (בצורת צלב) שמחזיקה את המרכזים, ותכנן את הקוביות כך שיתפסו זו בזו ויזרמו בתנועה חלקה במסילה כדורית. זה היה פתרון הנדסי ומתמטי מבריק לבעיה שנראתה בלתי פתירה.
ומה לגבי המתמטיקה?
הקובייה התמימה הזו מסתירה מורכבות אדירה: יש לה 43,252,003,274,489,856,000 אפשרויות סידור שונות. אם הייתם מנסים לסדר כל שניה סידור חדש הייתם צריכים יותר מ- 1.3 טריליון שנים כדי לעבור על כולם.
ובכל זאת מתמטיקאים הוכיחו שכל סידור ניתן לפתרון ב- 20 מהלכים לכל היותר, בעזרת האלגוריתם הנכון.
שיא הפתרון האנושי עומד על 3.13 שניות, ואילו רובוטים מצליחים לפתור אותה בפחות מ־ 0.4 שניות!
ארנו רוביק גילה שהמפתח לקובייה המפורסמת שלו לא היה בעיצוב החיצוני, אלא במה שמתרחש בתוך הקובייה - במנגנון הסודי שמחבר הכול יחד.
גם בחידה שלנו אתם מוזמנים להיות 'אדריכלים' של קובייה: לפרק אותה בדמיון לקוביות קטנות, ולבדוק את היחסים בין הקוביות הקטנות מסוגים שונים.
מוזמנות ומוזמנים לפתור את החידמטיקה בתמונה המצורפת.
משי באיטקוף, תלמידת שכבה ו' בפתח תקוה הסתכלה על המבנה של הקובייה והבינה איפה בדיוק נמצאת כל קובייה קטנה. היא בנתה חישוב שמשווה בין הקוביות הפנימיות לבין אלו שנמצאות על הדפנות:
"הקוביות שרק פאה אחת שלהן צבועה בכל פאה הן הקוביות שלא בהיקף כי הן יהיו עם לפחות שתי פאות צבועות, או שלוש אם הן פינה.
לכן החישוב שלהן הוא 2-n-2×n כפול 6 כי יש 6 פאות.
הכמות של הקוביות ללא צבע הוא נפח הקוביה הפנימית בלי ה"מעטפת" הצבועה אז זה קוביה בגודל n -2 בשלישית.
כדי להשוות בין הכמויות צריך ש n -2 יהיה שווה שש, ולכן התשובה היא n שווה 8".
_________________________
שקד מימון, תלמידת שכבה ו' בכפר סבא , בחרה בשיטה של "קילוף השכבות". היא הסבירה שהקוביות הנקיות נמצאות בעומק הקובייה, בעוד שאלו עם הצבע נמצאות במרכזי הפאות, והשוותה ביניהן כדי למצוא את התשובה:
"אחרי שצובעים קובייה גדולה מכל הצדדים וחותכים אותה לקוביות קטנות, הקוביות ה"נקיות" הן אלה שנמצאות לגמרי בפנים ולכן מספרן מתקבל אחרי שמסירים שכבה אחת מכל צד של הקובייה.
הקוביות שיש להן בדיוק פאה אחת צבועה נמצאות במרכזי הפאות של הקובייה, ובכל פאה יש אותו מספר כזה של קוביות. לפי נתון החידה מספר הקוביות הפנימיות שווה בדיוק למספר הקוביות עם פאה אחת צבועה, ומהשוואה בין שתי הקבוצות מתקבל שגודל הקובייה הגדולה חייב להיות שמונה על שמונה על שמונה, כלומר הערך של N הוא שמונה".
_________________________
אור נורי, תלמידת שכבה ו' בבני דרור, בחרה בדרך מסודרת של בדיקת אפשרויות. היא בנתה טבלה, בדקה מה קורה בכל פעם ש-N גדל, עד שהגיעה למספר שבו שני סוגי הקוביות שווים בדיוק:
"עשיתי טבלה של שלוש עמודות עמודה ראשונה כתבתי מה הוא N כתבתי, 3,4,5, ככה עד 10. בעמודה השניה כתבתי את מספר הקוביות הריקות ובעמודה השלישית כתבתי את מספר הקוביות שרק צד אחד שלהם צבוע.
אחר כך התחלתי לחשב לפי הסדר ושהגעתי לשמונה ראיתי שזה מסתדר אז התשובה היא שמונה".
_________________________