证明:$(2)$如图$③$,连接$CE$。
∵四边形$ABCD$是正方形,
∴$AB=BC$,$∠ ABE=∠ CBE=45°$,$∠ BCD=90°$。
$ $在$△ ABE$和$△ CBE$中,
$ \begin {cases}AB=CB, \\∠ ABE=∠ CBE, \\BE=BE,\end {cases}$
∴$△ ABE≌△ CBE(\mathrm {SAS})$,
∴$AE=CE$。
∵$EG⊥ CD$,$EH⊥ BC$,
∴$∠ EGC=∠ EHC=∠ HCG=90°$,
∴四边形$CGEH$是矩形,
∴$CE=GH$,
∴$AE=GH$。
$ (3) $∵正方形$ABCD$的边长为$4$,
∴$AB=AD=BC=CD=4$,
$∠ BAD=∠ BCD=90°$。
由折叠的性质可知,$BE=AB=4$。
当$△ DEN$是等腰三角形时,
由题意可知,$∠ DNE>90°$,
即只有$ND=NE$时,等腰三角形$DEN$存在。
① 如图④,当点$N$在$AD$边上时,设$ND=NE=a$,
$ $则$AN=AD-ND=4-a$,
$BN=BE+NE=4+a$。
$ $在$Rt△ BAN$中,$AB^2+AN^2=BN^2$,
即$4^2+(4-a)^2=(4+a)^2$,
$ $解得$a=1$,即$ND=1$,
∴$AN=4-1=3$。
② 如图⑤,当点$N$在$CD$边上时,设$ND=NE=a$,
$ $则$CN=CD-ND=4-a$,
$BN=BE+NE=4+a$。
$ $在$Rt△ BCN$中,$BC^2+CN^2=BN^2$,
即$4^2+(4-a)^2=(4+a)^2$,
$ $解得$a=1$,即$ND=1$,
∴$AN=\sqrt {AD^2+ND^2}=\sqrt {4^2+1^2}=\sqrt {17}$。
综上可知,当$△ DEN$是等腰三角形时,$AN$的长为$3$
或$\sqrt {17}$。