Решение 1: Проведём отрезок BE так, что точка E лежит на AD, а угол ABE равен 40∘. Тогда ∠AEB=180∘−70∘−40∘=70∘, следовательно, треугольник ABE равнобедренный, AB=BE. Рассмотрим треугольник BCE:
∠CBE=100∘−40∘=60∘ и BE=AB=BC, значит, треугольник BCE равносторонний, и CE=BC=AB. А это означает, что четырёхугольник ABCE подходит под условие, и один из возможных ответов – угол C такого четырёхугольника равен 60∘, и оставшийся угол равен ∠AEB+∠BEC=70∘+60∘=130∘.
Заметим, что для любой точки D′ на отрезке AE справедливо CD′>CE=BC (так как CD′ – наибольшая сторона в тупоугольном треугольнике CED′). Пусть точка D лежит на луче AE за точкой E, CD=BC=CE. Тогда ∠CED=180∘−∠AEB−∠BEC=180∘−70∘−60∘=50∘, и, поскольку CE=CD, ∠CDE=∠CED=50∘, а значит, ∠ECD=180∘−2⋅50∘=80∘ и ∠BCD=60∘+80∘=140∘.
Решение 2:
В равнобедренном треугольнике ABC угол ABC равен 100∘, значит, ∠BAC=∠ACB=40∘, и тогда ∠CAD=70∘−40∘=30∘. Отметим середину M отрезка AC и основание P перпендикуляра, опущенного из точки C на прямую AD. Тогда в прямоугольном треугольнике ACP против угла в 30∘ лежит катет CP, значит, CP=21AC=CM.
Следовательно, прямоугольные треугольники BCM и DCP равны по катету и гипотенузе, значит, ∠CDP=∠MBC=50∘, т.е. в зависимости от того, лежит точка P внутри отрезка AD или снаружи, либо угол ADC, либо смежный с ним равен 50∘. Соответственно, в первом случае ∠ADC=50∘ и ∠BCD=140∘, а во втором случае ∠AD′C=130∘ и ∠BCD′=60∘.
