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Presentación de el Cubo de Rubik de grupo

El Cubo de Rubik grupo es el grupo de las permutaciones de los 20 cubos en los bordes y vértices de una de Rubik grupo (teniendo en cuenta su rotación) que son alcanzables por sucesivas rotaciones de sus lados (los cubos en el centro de los lados son considerados como fijos). Wikipedia dice que este grupo es dado como $(\mathbb Z_3^7 \times \mathbb Z_2^{11}) \rtimes \,((A_8 \times A_{12}) \rtimes \mathbb Z_2)$.

Es también una buena presentación de este grupo en términos de generadores y relaciones (i. e. en la mayoría de las tantas relaciones como uno puede escribir en una sola hoja de papel)? En particular, son 6 generadores (e. g. el estándar de seis rotaciones) el número mínimo necesario para una presentación, o es incluso posible obtener una rotación alrededor de un lado como una composición de rotaciones alrededor de los otros cinco caras?

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sewo Puntos 58

Sin duda se puede lograr una rotación de un lado como una composición de movimientos de los otros lados. El más instructivo manera de ver esto es para tomar su favorito algoritmo para resolver el cubo de una posición arbitraria y averiguar cómo modificarlo de tal forma que nunca se convierte en el primer equipo a resolver. (Si esto es fácil, depende de cuál es tu favorito algoritmo es, por supuesto. Mi propia costumbre es casi allí, salvo para la primera etapa de la cruz y la inflexión final de la parte superior de las esquinas, ambos de los cuales son fácilmente reemplazables). A continuación, gire a su lado elegido por un trimestre, y utilizar el algoritmo modificado para resolver de esa posición. Lo que te mueve a hacer durante el resolver se suman a una "vuelta a este lado sin darle la" combinación.

También, el 5 es el número mínimo de solo-lado de la gira que generan el grupo, debido a la restricción de movimiento a cualquier conjunto de 4 lados , ya sea dejar un borde inamovible, o ser incapaz de dar la vuelta a un borde de la orientación opuesta.

Un conjunto completo de las relaciones entre el 5 básico trimestre-se convierte sería absoluta horrible, aunque.

Si los generadores no están obligados a ser simples se mueve, no necesitamos tantos como 5 de ellos. Es fácil llegar hasta 3 bastante complejas operaciones:

  • $\alpha$, una permutación cíclica de 11 de los 12 bordes simultáneamente con 7 de las 8 esquinas.
  • $\beta$, intercambia el borde que $\alpha$ no toque con otro, y los swaps de la esquina que $\alpha$ no toque con la otra.
  • $\gamma$, cumple dos esquinas y lanzamientos de dos filos.

Aquí hay alguna esperanza de ser capaz de escribir algunos razonablemente las relaciones naturales, pero no he probado a ver si los detalles del trabajo.

No estoy seguro de si podemos llegar hasta dos generadores (podría el papel de $\gamma$ ser doblado en $\beta$, tal vez?).

Un generador es, por supuesto, no es posible, ya que el grupo no es abelian.

5voto

JM at Work Puntos 156

Esto pertenece como un comentario, pero por estar de nuevo aquí que no puedo comentar aún. El enlace Dominik mencionado (129.81.170.14/~erowland/cursos/2009-2/proyectos/Cordell.pdf) es de hecho un interesante papel, pero me di cuenta de varias cosas mal, y le aconsejo escepticismo. Por ejemplo, no sé si los dos elementos mencionados son, de hecho, generadores, pero sí sé que las órdenes que las afirmaciones (253 y 60) están mal; ellos son, de hecho, 77 y 12. En otra sección, afirma que "Cualquier permutación de dos lados adyacentes (por ejemplo, F R) tiene orden de 105." Esta es una falsa generalización. F R no en el hecho de tener un orden de 105, pero F R' tiene orden de 63.

Sin embargo, me quedé muy impresionado con el papel; me pareció que mencionar que no todo lo que no es exacta. Tengo muy poca comprensión de la teoría de grupo del Cubo de Rubik, y es posible, hay muchos más errores que yo no reconocía.

4voto

Mike Puntos 1113

A la carne de mi comentario en un poquito de respuesta: aunque no sé si realmente me gustaría caracterizar como 'bonito', la página en http://math.niu.edu/~rusin/conoce-matemáticas/95/rubik incluye una caracterización explícita a través de 44 relaciones de la longitud total de cerca de 600 símbolos. La página es un poco disperso, pero esperamos que va a ofrecer al menos un punto de partida. No sé si explícitos de la caracterización del uso de los cinco (o seis) de la cara se mueve como generadores, y no estoy seguro de si alguien la tiene.

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