■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
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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.
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