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如何用坐标系和矩阵变换还原魔方

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发表于 2016-2-2 15:21:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
通过这两天社区里的讨论,发现大家对建立坐标系和矩阵变换有极大的兴趣。& q! E. G, {/ s1 h
这是好事,想到用数学去解释现象,这值得提倡和鼓励。
2 g9 M; B; @( O7 _4 r下面我再抛出一个题目,感兴趣的大侠可以考虑探讨下。

2 S3 F/ t4 C/ j$ w*************************************************1 B) J& Z# Q1 k0 O7 Z
魔方相信不少人都接触过,小时候能把魔方的六面全部还原,那是相当了不起的事情,相信也是很多人小时候的梦想。现在网络发达了,研究的人也多了,各种攻略层出不穷,复原魔方也不再是件难事。如果掌握了方法,一个小孩两三钟内就可以还原。; e- ]) }, }. r. e# |, K% O. G. Q
9 r+ w9 k9 G6 q" P4 V; l% U
我们现在也从数学的角度来研究这个还原过程。那么,现在我的题目就来了。
" D: `- l: D* e- `8 c5 s' u1. 建立合适的坐标系:怎么建,建几个,随个人习惯,答案也并不唯一,没有标准答案;
. f- [. C4 _3 u1 h7 ~3 D2. 每个还原步骤用一个变换矩阵表示;
2 W" ~# ~' o( p( \0 |3. 通过一系列变换矩阵,将六面全部复原:最低要求六面复原步数不限,在此基础上可以优化找出最少步数。; N; c1 [! S5 _4 g
1 S2 p0 Z0 ]* ]% B9 x
我倒是建议大家不是老在那个公转和自转的问题上纠结了,因为那是个稍微一想就能想明白的问题。如果用坐标系和矩阵变换整个长篇大论显然是在浪费时间,还不如把精力放到这个有意义的问题上来。
! g8 j5 Q/ P% p+ ]3 B有人要问了,你这个问题的意义在哪里呢?我说这个问题意义重大。/ Z0 x* E6 _. s' {  H
首先有了坐标系,一系列的还原操作过程,就可以用一系列的变换矩阵来表示,便于分析和优化;有了矩阵很容易转化成各种程序;有了程序,就能控制的你的机器;你的机器就可以还原任意打乱顺序的魔方;这样你的机器就具有了智能,表面上看比多数人还高的智能。
. c  x; r( ~- W2 T2 H6 I如果有人和我讨论这个问题,我认为是“挑战”;如果还是有人和我“争论”自转,我只能认为是“纠缠”了。哈哈。3 R" N# e2 Z! f
# u! A" p3 [. {4 P  l

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参与人数 2威望 +2 收起 理由
universal + 1 这个变换可用于智能机械手姿态优化,很有意.
桂花暗香 + 1 高!估计响应者寡!

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发表于 2016-2-2 15:27:43 | 显示全部楼层
哈哈,好帖子。用数学方法解决生活问题。
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发表于 2016-2-2 15:36:56 | 显示全部楼层
有道理。
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发表于 2016-2-2 16:04:06 | 显示全部楼层
这个山芋好烫
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发表于 2016-2-2 16:20:19 | 显示全部楼层
偶当年搞过这个问题,我弄的稍复杂一点,因为魔方是可拆的,所以就是随意组合,然后就想证明这个组合是可以用一个对好的魔方变换过去,逆过程就是解,结果用数组做了好久也不弄出来,后来才发现这不是个简单的线代问题,研究求解路还得把图论等一大堆东西扯进来,最后也就不了了之,事隔多年,没想到刘大侠又把这个问题拿出来了。

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发这个帖子,主要也是给大家开阔一下思路,最终能不能解决有无结果不是主要的  发表于 2016-2-2 22:57
不组合情况下建54个函数每组最多绕公坐标2次90度就能还原;但组合转一次,单面的24个小格坐标都变化了,而且不清楚这一转是接近解还是远离解,可能需用到计算机数学的图论和最优路径什么的算法,对我们来说确实很难  发表于 2016-2-2 21:59
我主要是考虑这个问题是讨论坐标系和矩阵变换一个非常好的载体。如果问题有结果还可以拿来做点有趣的事情,想想如果一台机器能够复原魔方还是很不错的。  发表于 2016-2-2 17:04
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发表于 2016-2-2 16:43:43 | 显示全部楼层
这个问题还算有意思,楼主不妨把算法贴出来,在这基础上讨论才是正道

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魔方的解法非常多,有很多流派。可以参照任意一种,这里不限定。  发表于 2016-2-2 17:05
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发表于 2016-2-2 19:17:14 | 显示全部楼层
这个已经有涉嫌利益的由头了,而且博士用了个不好的词,估计除了一些2b青年会捧场,其他应者寥寥~

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这个问题还用不到有限元,即使用到一些软件,纯研究目的,用用盗版也无伤大雅;“挑战”是有大语义背景的,不必太在意。  发表于 2016-2-2 22:55
最佳求解方法能缩短计算步数,有的合适能提高有限元或者其他软件的效率,这就是钱。你用得最不恰当一个词就是“挑战”,呵呵,  发表于 2016-2-2 22:04
这个怎么会涉及利益呢?哪个词用得欠妥?  发表于 2016-2-2 20:09
这个怎么会涉及利益呢?哪个词用得欠妥?  发表于 2016-2-2 20:09
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发表于 2016-2-2 22:33:38 | 显示全部楼层
关于你们争论的自转圈数问题,其实那位的观点也没错,错就错在书本上写了这么一句话“前置假设,刚体的平面运动分解成一个绕基点的旋转和基点的一个平移”。这句话与自转的定义有冲突,因为按照那句话,凡是涉及基点运动的都应该归类为平移,去除了平移后的运动才能被认为是旋转。而自转的定义来源于星系,没有这样的分解,这就是大家各执己见的原因。那位选择了用那个前置假设来理解自转,而博士选择了用星系定义来理解自转。你们都可以思考下到底谁对了呢+ d% x, s$ A$ X3 Y! w/ a4 a7 a
刚说了几句,那位就发怒了,以后也不敢回他的帖子了

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关于这个问题咱就不讨论了,呵呵  发表于 2016-2-2 22:38
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发表于 2016-2-2 22:49:27 | 显示全部楼层
其实博士可以去分析下,我之前发的那个帖子http://www.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=4420146 F9 a. u* q' ~& E
这个不涉及利益,也没有“挑战”谁的意思,就是看看大家对刚体受力的几何分析理解得透不透

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假的就假的,那个本来就虚名而已,只是可能有些人很在意罢了,哈哈  发表于 2016-2-2 23:03
纯刚体受力,这个不是你的专业的话,那你这博士就假了~  发表于 2016-2-2 22:55
我对这个专业不熟悉,你还是找熟悉这个问题的大侠讨论吧。  发表于 2016-2-2 22:54
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发表于 2016-2-3 09:40:31 | 显示全部楼层
纯刚体受力几乎没有研究价值,经典力学在研究刚体的时候其实是承认形变的,只不过在部分场合忽略而已,楼上的力学得好好补补

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参与人数 1威望 +1 收起 理由
Pascal + 1

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