7262. На диагоналях
D_{1}A
,
A_{1}B
,
B_{1}C
,
C_{1}D
граней куба
ABCDA_{1}B_{1}C_{1}D_{1}
взяты соответственно точки
M
,
N
,
P
,
Q
, причём
D_{1}M:D_{1}A=BN:BA_{1}=B_{1}P:B_{1}C=DQ:DC_{1}=\mu,

а прямые
MN
и
PQ
взаимно перпендикулярны. Найдите
\mu
.
Ответ.
\frac{1}{\sqrt{2}}
.
Указание. Примените скалярное произведение векторов.
Решение. Обозначим
AB=x
,
AD=y
,
AA_{1}=z
,
\overrightarrow{AB}=\overrightarrow{x}
,
\overrightarrow{AD}=\overrightarrow{y}
,
\overrightarrow{AA_{1}}=\overrightarrow{z}
,
x=y=z=a
. Тогда
\overrightarrow{MN}=\overrightarrow{MD_{1}}+\overrightarrow{D_{1}A_{1}}+\overrightarrow{A_{1}N}=\mu\overrightarrow{AD_{1}}+\overrightarrow{D_{1}A_{1}}+(1-\mu)\overrightarrow{A_{1}B}=

=\mu(\overrightarrow{y}+\overrightarrow{z})-\overrightarrow{y}+(1-\mu)(\overrightarrow{x}-\overrightarrow{z})=(1-\mu)\overrightarrow{x}+(\mu-1)\overrightarrow{y}+(2\mu-1)\overrightarrow{z},

\overrightarrow{PQ}=\overrightarrow{PB_{1}}+\overrightarrow{B_{1}C_{1}}+\overrightarrow{C_{1}Q}=\mu\overrightarrow{CB_{1}}+\overrightarrow{B_{1}C_{1}}+(1-\mu)\overrightarrow{C_{1}D}=

=\mu(-\overrightarrow{y}+\overrightarrow{z})+\overrightarrow{y}+(1-\mu)(-\overrightarrow{x}-\overrightarrow{z})=(\mu-1)\overrightarrow{x}+(1-\mu)\overrightarrow{y}+(2\mu-1)\overrightarrow{z}.

Поскольку
MN\perp PQ
, имеем:
\overrightarrow{MN}\cdot\overrightarrow{PQ}=((1-\mu)\overrightarrow{x}+(\mu-1)\overrightarrow{y}+(2\mu-1)\overrightarrow{z})((\mu-1)\overrightarrow{x}+(1-\mu)\overrightarrow{y}+(2\mu-1)\overrightarrow{z})=

=-(\mu-1)^{2}a^{2}-(\mu-1)^{2}a^{2}+(2\mu-1)^{2}a^{2}=

=(-(\mu-1)^{2}-(\mu-1)^{2}+(2\mu-1)^{2})a^{2}=

=(-2\mu^{2}+4\mu-2+1-4\mu+4\mu^{2})a^{2}=(2\mu^{2}-1)a^{2}=0,

откуда находим, что
|\mu|=\frac{1}{\sqrt{2}}
, а так как
\mu\gt0
, то
\mu=\frac{1}{\sqrt{2}}
.