已知$\angle BDC=2\angle CBD$,$\angle ACB=30°$,$\angle ABD=60°$,求证:$AB=CD$。
解:
如图所示:
作$\angle BDC$的平分线交$BC$于$E$点,则:
$$
\begin{align}
\angle BCD=&30°\\
\angle CDE=&50°\\
\angle EDB=&50°\\
\angle DBE=&50°\\
\angle BDA=&80°\\
\angle BAD=&40°
\end{align}
$$
在$\triangle ABD$中,由正弦定理得:
$$
\frac {AB}{sin80°}=\frac{BD}{sin40°}\ \ \ \ (1)
$$
在$\triangle BCD$中,由正弦定理得:
$$
\begin{align}
\frac {BD}{sin30°}=&\frac{CD}{sin50°}\\
\ \ \ \ =>BD=&\frac{sin30°}{sin50°}\times CD\ \ \ \ (2)
\end{align}
$$
将$(2)$代入$(1)$消去$BD$得:
\begin{align}
\frac {AB}{sin80°}=&\frac {sin30°}{sin40°\times sin50°}\times CD\\
=> AB=&\frac{sin80°\times sin30°}{sin40°\times sin50°}\times CD\\
=&\frac{sin80°\times sin30°}{-\frac 12(cos90°-cos10°)}\times CD\\
=&\frac{sin80°\times sin30°}{\frac 12cos10°}\times CD\\
=&CD
\end{align}
即$AB=CD$,原命题得证。