在证明“三角形内角和定理”时，小明只撕下三角形纸片的一个角拼成图1即可证明，其中与 相等的角是；
如图2，在四边形 中，
与
互余，小明发现四边形
中这对互余的角可类比（1）中思路进行拼合：先作
，再过点
作
于点
，连接
，发现
，
，
之间的数量关系是；
如图3，在四边形 中，连接
，
，点
是
两边垂直平分线的交点，连接
，
．
①求证： ；
②连接 ，如图4，已知
，
，
，求
的长（用含
，
的式子表示）．
