Тут геометрии-то немного. Я стрелочки сверху ставить не буду, потому что не знаю как. Все буквы - это вектора. Имеем:
Скалярный квадрат равен квадрату длины. А в общем случае скалярное произведение равно произведению длин на косинус угла между ними.
Продолжаем:
Вот и всё. Никакой геометрии, чистая алгебра :)