证明:$(1)$∵$ AD // BC,$$CE = AD,$
∴$ $四边形$ ACED $是平行四边形,
∴$ AC = DE,$
∵$ $四边形$ ABCD $是等腰梯形,$AD // BC,$
$AB = DC,$
∴$ AC = BD,$
∴$ BD = DE。$
$(2)$过点$ D $作$ DF ⊥ BC $于点$ F,$
∵$ $四边形$ ACED $是平行四边形,
∴$ CE = AD = 3,$$AC // DE,$
∵$ AC ⊥ BD,$
∴$ BD ⊥ DE,$
∵$ BD = DE,$
$S_{△ BDE}=\frac {1}{2}BD · DE=\frac {1}{2}BD^2=\frac {1}{2}BE · DF$
$=\frac {1}{2}(BC + CE)\ \mathrm {·} DF=\frac {1}{2}(BC + AD)\ \mathrm {·} DF = S_{梯形ABCD}=16,$
∵$ BD = 4\sqrt {2},$
∴$ BE = \sqrt {2}BD = 8,$
∴$ DF = BF = EF=\frac {1}{2}BE = 4,$
∴$ CF = EF - CE = 1,$
由勾股定理得
$CD = \sqrt {CF^2 + DF^2}=\sqrt {17}。$