Чтобы найти cos угла между векторами ( \mathbf{a} - \mathbf{b} ) и ( \mathbf{b} ), сначала нужно найти выражение для этих векторов и их скалярное произведение.
Дано:
- ( |\mathbf{a}| = 4 )
- ( |\mathbf{b}| = 1 )
- Угол между ( \mathbf{a} ) и ( \mathbf{b} ) равен 60 градусов.
Сначала найдём скалярное произведение векторов ( \mathbf{a} ) и ( \mathbf{b} ):
[
\mathbf{a} \cdot \mathbf{b} = |\mathbf{a}| |\mathbf{b}| \cos 60^\circ = 4 \cdot 1 \cdot \frac{1}{2} = 2
]
Теперь найдём модуль вектора ( \mathbf{a} - \mathbf{b} ):
[
|\mathbf{a} - \mathbf{b}|^2 = (\mathbf{a} - \mathbf{b}) \cdot (\mathbf{a} - \mathbf{b})
]
Раскроем скобки:
[
|\mathbf{a} - \mathbf{b}|^2 = \mathbf{a} \cdot \mathbf{a} - 2 \mathbf{a} \cdot \mathbf{b} + \mathbf{b} \cdot \mathbf{b}
]
Подставим известные значения:
[
|\mathbf{a} - \mathbf{b}|^2 = 4^2 - 2 \cdot 2 + 1^2 = 16 - 4 + 1 = 13
]
Таким образом, модуль вектора ( \mathbf{a} - \mathbf{b} ) равен:
[
|\mathbf{a} - \mathbf{b}| = \sqrt{13}
]
Теперь найдём скалярное произведение векторов ( \mathbf{a} - \mathbf{b} ) и ( \mathbf{b} ):
[
(\mathbf{a} - \mathbf{b}) \cdot \mathbf{b} = \mathbf{a} \cdot \mathbf{b} - \mathbf{b} \cdot \mathbf{b} = 2 - 1 = 1
]
Теперь используем формулу для косинуса угла между векторами:
[
\cos \theta = \frac{(\mathbf{a} - \mathbf{b}) \cdot \mathbf{b}}{|\mathbf{a} - \mathbf{b}| |\mathbf{b}|}
]
Подставим известные значения:
[
\cos \theta = \frac{1}{\sqrt{13} \cdot 1} = \frac{1}{\sqrt{13}}
]
Таким образом, правильный ответ — ( \frac{1}{\sqrt{13}} ).