$解:如图,作△ABC的外接圆⊙O$
$连接OA,OB,OC,延长AO交⊙O于点H,$
$过点O作OE⊥BC于点E,OF⊥AD 于点F$
$则 BE=CE=\frac{1}{2}BC,∠OED=∠OFA=∠OFD=90°$
$∵AD 是△ABC 的高$
$∴AD⊥BC$
$∴∠EDF=90°$
$∴四边形OEDF 是矩形$
$∴OE=DF,OF=DE$
$∵BD=3,CD=1$
$∴BC=BD+CD=4$
$∴BE=CE=2$
$∵OA = OB = OC$
$∴∠OAB = ∠OBA,∠OAC=∠OCA$
$∴∠BOH=∠OAB+∠OBA=2∠OAB,$
$∠COH=∠OAC+∠OCA=2∠OAC$
$∴∠BOC=∠BOH+∠COH$
$=2(∠OAB+∠OAC)=2∠BAC$
$∵∠BAC=45°$
$∴∠BOC=90°$
$设OA=OB=OC=x$
$则BC= \sqrt{OB²+OC²}= \sqrt{2}x$
$∴\sqrt{2}x=4$
$解得x=2 \sqrt{2}$
$∴OA=OB=OC=2 \sqrt{2}$
$∴DF=OE= \sqrt{OB²-BE²}=2,$
$OF=DE=CE-CD=1$
$∴AF= \sqrt{OA²-OF²}= \sqrt{7}$
$∴AD=AF+DF= \sqrt{7}+2$