Чтобы вычислить ((\mathbf{a} + \mathbf{b}) \cdot (\mathbf{a} - \mathbf{b})), где (\mathbf{a}) и (\mathbf{b}) — взаимно перпендикулярные векторы, и их длины равны (|\mathbf{a}| = 3) и (|\mathbf{b}| = 4), воспользуемся свойствами скалярного произведения и алгебраическими преобразованиями.
Сначала раскроем скобки в выражении ((\mathbf{a} + \mathbf{b}) \cdot (\mathbf{a} - \mathbf{b})):
[
(\mathbf{a} + \mathbf{b}) \cdot (\mathbf{a} - \mathbf{b}) = \mathbf{a} \cdot \mathbf{a} - \mathbf{a} \cdot \mathbf{b} + \mathbf{b} \cdot \mathbf{a} - \mathbf{b} \cdot \mathbf{b}
]
Так как скалярное произведение векторов (\mathbf{a} \cdot \mathbf{b}) и (\mathbf{b} \cdot \mathbf{a}) равно нулю для взаимно перпендикулярных векторов, это выражение упрощается до:
[
\mathbf{a} \cdot \mathbf{a} - \mathbf{b} \cdot \mathbf{b}
]
Теперь найдем значения (\mathbf{a} \cdot \mathbf{a}) и (\mathbf{b} \cdot \mathbf{b}):
- (\mathbf{a} \cdot \mathbf{a} = |\mathbf{a}|^2 = 3^2 = 9)
- (\mathbf{b} \cdot \mathbf{b} = |\mathbf{b}|^2 = 4^2 = 16)
Подставим эти значения в упрощенное выражение:
[
9 - 16 = -7
]
Таким образом, ((\mathbf{a} + \mathbf{b}) \cdot (\mathbf{a} - \mathbf{b}) = -7).