Question
$\big(\vec{\text{a}}+\vec{\text{b}}\big).\big(\vec{\text{b}}+\vec{\text{c}}\big)\times\big(\vec{\text{a}}+\vec{\text{b}}+\vec{\text{c}}\big)=$
  1. $0$
  2. $-\big[\vec{\text{a}}\vec{\text{b}}\vec{\text{c}}\big]$
  3. $2\big[\vec{\text{a}}\vec{\text{b}}\vec{\text{c}}\big]$
  4. $\big[\vec{\text{a}}\vec{\text{b}}\vec{\text{c}}\big]$

Answer

  1. $\big[\vec{\text{a}}\vec{\text{b}}\vec{\text{c}}\big]$

Solution:

We have

$\big(\vec{\text{a}}+\vec{\text{b}}\big).\big(\vec{\text{b}}+\vec{\text{c}}\big)\times\big(\vec{\text{a}}+\vec{\text{b}}+\vec{\text{c}}\big)$

$=\big(\vec{\text{a}}+\vec{\text{b}}.\big[\big(\vec{\text{b}}+\vec{\text{c}}\big)\times\vec{\text{a}}+\big(\vec{\text{b}}+\vec{\text{c}}\big)\times\vec{\text{b}}+\big(\vec{\text{b}}+\vec{\text{c}}\big)\times\vec{\text{c}}\big]$

$=\big(\vec{\text{a}}+\vec{\text{b}}\big).\big(\vec{\text{b}}\times\vec{\text{a}}+\vec{\text{c}}\times\vec{\text{a}}+\vec{\text{b}}\times\vec{\text{b}}+\vec{\text{c}}\times\vec{\text{b}}+\vec{\text{b}}\times\vec{\text{c}}+\vec{\text{c}}\times\vec{\text{c}}\big)$

$=\big(\vec{\text{a}}+\vec{\text{b}}\big).\big(\vec{\text{b}}\times\vec{\text{a}}+\vec{\text{c}}\times\vec{\text{a}}+0+\vec{\text{c}}\times\vec{\text{b}}+\vec{\text{b}}\times\vec{\text{c}}+0$

$=\big(\vec{\text{a}}+\vec{\text{b}}\big).\big(\vec{\text{b}}\times\vec{\text{a}}+\vec{\text{c}}\times\vec{\text{a}}-\vec{\text{b}}\times\vec{\text{c}}+\vec{\text{b}}\times\vec{\text{c}}\big)$

$=\big(\vec{\text{a}}+\vec{\text{b}}\big).\big(\vec{\text{b}}\times\vec{\text{a}}+\vec{\text{c}}\times\vec{\text{a}}\big)$

$=\vec{\text{a}}\big(\vec{\text{b}}\times\vec{\text{a}}\big)+\vec{\text{b}}.\big(\vec{\text{b}}\times\vec{\text{a}}\big)+\vec{\text{a}}.\big(\vec{\text{c}}\times\vec{\text{a}}\big)+\vec{\text{b}}.\big(\vec{\text{c}}\times\vec{\text{a}}\big)$

$=0+0+0+\big[\vec{\text{b}}\vec{\text{c}}\vec{\text{a}}\big]$

$=\big[\vec{\text{b}}\vec{\text{c}}\vec{\text{a}}\big]$

$=\big[\vec{\text{a}}\vec{\text{b}}\vec{\text{c}}\big]$

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