■等面単体の体積(その172)

 球面三角法の別の公式を使ってみたい.

  cosC=−cosAcosB+sinAsinBcosc

===================================

  cosc=(cosAcosB+cosC)/sinAsinB

 ここで,弧長を弦長に変換しておく.

  c→2arcsin(c/2)

と置けばよい.

  cos{2arcsin(c/2)}=1−2(c/2)^2=1−c^2/2

  1−c^2/2=(cosAcosBsinC+cosCsinC)/sinAsinBsinC

  3−(a^2+b^2+c^2)/2={(cosAcosBsinC+cosCsinC)+(cosAcosCsinB+cosBsinB)+(cosCcosBsinA+cosAsinA)}/sinAsinBsinC

 右辺=−1であることが証明できればよい.

 ところで,A+B+C=2πより

  cos(A+B+C)

=cos(A+B)cosC−sin(A+B)sinC

=(cosAcosB−sinAsinB)cosC−(sinAcosB+cosAsinB)cosC=1

  sin(A+B+C)

=sin(A+B)cosC+cos(A+B)sinC

=(sinAcosB+cosAsinB)cosC+(cosAcosB−sinAsinB)sinC=0

 後者より

 cosAcosBsinC+cosAcosCsinB+cosCcosBsinA=sinAsinBsinC

 sinCcosC+sinBcosB+sinAcosA

=1/2{sin2A+sin2B+sin2C}

 sin2A+sin2B=2sin(A+B)cos(A−B)

 sin2C=−sin2(A+B)=−2sin(A+B)cos(A+B) sin2A+sin2B+sin2C=2sin(A+B){cos(A−B)−cos(A+B)}

=4sin(A+B)・sinAsinB=−4sinAsinBsinC

 sinCcosC+sinBcosB+sinAcosA=−2sinAsinBsinC

 以上より,右辺=−1→a^2+b^2+c^2=8であることが証明された.

===================================