Для решения задачи найдем скалярное произведение векторов ( \mathbf{n} ) и ( \mathbf{m} + \mathbf{n} ).
Сначала разберем, что такое скалярное произведение. Скалярное произведение векторов ( \mathbf{a} ) и ( \mathbf{b} ) определяется как:
[
\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = |\mathbf{a}| |\mathbf{b}| \cos \theta,
]
где ( \theta ) — угол между векторами ( \mathbf{a} ) и ( \mathbf{b} ).
В нашем случае, нужно найти скалярное произведение ( \mathbf{n} \cdot (\mathbf{m} + \mathbf{n}) ).
Раскроем скобки, используя дистрибутивное свойство скалярного произведения:
[
\mathbf{n} \cdot (\mathbf{m} + \mathbf{n}) = \mathbf{n} \cdot \mathbf{m} + \mathbf{n} \cdot \mathbf{n}.
]
Теперь найдем каждое из этих скалярных произведений.
Скалярное произведение ( \mathbf{n} \cdot \mathbf{m} ):
Известно, что длины векторов ( |\mathbf{m}| = 3 ) и ( |\mathbf{n}| = 2 ), а угол между ними ( \theta = 150^\circ ). Тогда:
[
\mathbf{n} \cdot \mathbf{m} = |\mathbf{n}| |\mathbf{m}| \cos 150^\circ.
]
Зная, что ( \cos 150^\circ = -\frac{\sqrt{3}}{2} ), подставим значения:
[
\mathbf{n} \cdot \mathbf{m} = 2 \times 3 \times \left(-\frac{\sqrt{3}}{2}\right) = -3\sqrt{3}.
]
Скалярное произведение ( \mathbf{n} \cdot \mathbf{n} ):
Это скалярное произведение вектора на самого себя, что равно квадрату его длины:
[
\mathbf{n} \cdot \mathbf{n} = |\mathbf{n}|^2 = 2^2 = 4.
]
Теперь сложим результаты:
[
\mathbf{n} \cdot (\mathbf{m} + \mathbf{n}) = -3\sqrt{3} + 4.
]
Таким образом, скалярное произведение ( \mathbf{n} \cdot (\mathbf{m} + \mathbf{n}) ) равно ( 4 - 3\sqrt{3} ).