7999. Докажите, что произведение длин двух противоположных рёбер тетраэдра, делённое на произведение синусов двугранных углов тетраэдра, соответствующих этим рёбрам, для данного тетраэдра постоянно (теорема синусов для тетраэдра).
Решение. Пусть
a
и
b
— противоположные рёбра тетраэдра,
\alpha
и
\beta
— двугранные углы с рёбрами
a
и
b
соответственно,
S_{1}
и
S_{2}
— площади граней с общим ребром
a
,
V
— объём тетраэдра. Тогда
V=\frac{2}{3}\cdot\frac{S_{1}S_{2}\sin\alpha}{a}
.
Если
S_{3}
и
S_{4}
— площади двух остальных граней тетраэдра, то
V=\frac{2}{3}\cdot\frac{S_{3}S_{4}\sin\beta}{b}
. Перемножив почленно два этих равенства, получим, что
V^{2}=\frac{4}{9}\cdot\frac{S_{1}S_{2}S_{3}S_{4}\sin\alpha\sin\beta}{ab}.

Аналогично, если
c
и
d
— два других противоположных ребра тетраэдра, а
\gamma
и
\delta
— соответствующие им двугранные углы, то
V^{2}=\frac{4}{9}\cdot\frac{S_{1}S_{2}S_{3}S_{4}\sin\gamma\sin\delta}{cd}.

Следовательно,
\frac{4}{9}\cdot\frac{S_{1}S_{2}S_{3}S_{4}\sin\alpha\sin\beta}{ab}=\frac{4}{9}\cdot\frac{S_{1}S_{2}S_{3}S_{4}\sin\gamma\sin\delta}{cd},

откуда
\frac{ab}{\sin\alpha\sin\beta}=\frac{cd}{\sin\gamma\sin\delta}.

Что и требовалось доказать.