在$\triangle ABC中,∠ABD=30°,∠DBC=40°,∠DCB=20°,∠ACD=50°$,求$\angle DAC=?$
解:
如图,
设$\angle DAC=α,\angle DAB=β,\angle ADC=γ$,则:
\begin{cases}
α+β=40°\ \ \ \ (1)\\
α+γ=130°\ \ \ \ (2)
\end{cases}
由等式$(2)-(1)$的两边得
$$
γ-β=90°\ \ \ \ (3)
$$
在$\triangle ABD$中,由正弦定理得
$$
\frac{BD}{sinβ}=\frac {AD}{sin30°}\ \ \ \ (4)
$$
在$\triangle ACD$中,由正弦定理得
$$
\frac{AD}{sin50°}=\frac{CD}{sinα}\ \ \ \ (5)
$$
将$(4)(5)$两式联立得
$$
\frac{BD}{sinβ}=\frac{sin50°}{sin30°sinα}CD\ \ \ \ (5)
$$
在$\triangle BCD$中,由正弦定理得
$$
\frac{CD}{sin40°}=\frac{BD}{sin20°}\ \ \ \ (6)
$$
将$(5)(6)$两式联立得
\begin{align}
\frac{BD}{sinβ}=&\frac{sin50°}{sin30°sinα}\times \frac{sin40°}{sin20°}BD\\
=>\ sin20°sin30°sinα=&sin40°sin50°sinβ\\
=>\ \frac{sinα}{sinβ}=&\frac{sin40°sin50°}{sin20°sin30°}\\
=&\frac{-\frac 12(cos90°-cos10°)}{sin20°sin30°}\\
=&\frac{\frac 12cos10°}{\frac 12 \times sin20°}\\
=&\frac{cos10°}{sin20°}\\
=&\frac{cos10°}{2sin10°cos10°}\\
=&\frac12 \frac 1{sin10°}\\
=&\frac{sin30°}{sin10°}\\
=>\ \frac{sinα}{sinβ}=&\frac{sin30°}{sin10°}\\
∵\ α+β=&40°\\
∴\ β=&40°-α\\
=>\ \frac{sinα}{sin(40°-α)}=&\frac{sin30°}{sin10°}\ \ \ \ (7)\\
\end{align}
由等式$(7)$通过比较,可以看出
$$
α=30°
$$
即所求的$\angle DAC$为:
$\angle DAC=30°$