(1)如图1所示:
∵点A是线段MN上一个动点,过点A作线段MN的垂线l,点P是垂线l上的另外一个动点,M(1,2),N(4,2),
∴点P的横坐标1⩽x⩽4,
∵以点P为旋转中心,将垂线l沿逆时针方向旋转60∘后与线段MN有公共点,
当∠MPN=60∘时,PM=tan60∘MN=33=3,
同理P\’N=3,
∴点P的纵坐标为2−3或2+3,
即纵坐标2−3⩽y⩽2+3,
∴线段MN的“关联点”有P1和P3;
故答案为:P1和P3;
(2)线段MN的“关联点”P的位置如图2所示,
∵直线y=x+1经过点M(1,2),
∴x⩾1,
设直线y=x+1与P4N交于点A,
过点A作AB⊥MN于B,延长AB交x轴于C,
由题意得:在△AMN中,MN=3,∠AMN=45∘,∠ANM=30∘.
设AB=MB=a,
∴tan∠ANM=BNAB,即tan30∘=3+aa,
解得:a=233−3,
∴点A的横坐标为:x=a+1=233−3+1=233−1,
∴x⩽233−1,
综上所述:1⩽x⩽233−1;
∴点P的横坐标x的取值范围为:1⩽x⩽233−1;
(3)点P在以O(1,−1)为圆心,r为半径的⊙O上,且点P是线段MN的“关联点”,如图3所示:
连接P4O交x轴于点D,P4、M、D、O共线,
则圆心O到P4的距离为r的最大值,由(1)知:MP4=NP5=3,
即OD+DM+MP4=1+2+3=3+3,
圆心O到MP5的距离为r的最小值,作OE⊥MP5于E,连接OP5,
则OE为r的最小值,
MP5=MN2+NP52=32+(3)2=23,OM=OD+DM=1+2=3,
△OMP5的面积=21OE⋅MP5=21OM⋅MN,即21×OE×23=21×3×3,
解得:OE=233,
∴233⩽r⩽3+3.
(1)如图1所示:
∵点A是线段MN上一个动点,过点A作线段MN的垂线l,点P是垂线l上的另外一个动点,M(1,2),N(4,2),
∴点P的横坐标1⩽x⩽4,
∵以点P为旋转中心,将垂线l沿逆时针方向旋转60∘后与线段MN有公共点,
当∠MPN=60∘时,PM=tan60∘MN=33=3,
同理P\’N=3,
∴点P的纵坐标为2−3或2+3,
即纵坐标2−3⩽y⩽2+3,
∴线段MN的“关联点”有P1和P3;
故答案为:P1和P3;
(2)线段MN的“关联点”P的位置如图2所示,
∵直线y=x+1经过点M(1,2),
∴x⩾1,
设直线y=x+1与P4N交于点A,
过点A作AB⊥MN于B,延长AB交x轴于C,
由题意得:在△AMN中,MN=3,∠AMN=45∘,∠ANM=30∘.
设AB=MB=a,
∴tan∠ANM=BNAB,即tan30∘=3+aa,
解得:a=233−3,
∴点A的横坐标为:x=a+1=233−3+1=233−1,
∴x⩽233−1,
综上所述:1⩽x⩽233−1;
∴点P的横坐标x的取值范围为:1⩽x⩽233−1;
(3)点P在以O(1,−1)为圆心,r为半径的⊙O上,且点P是线段MN的“关联点”,如图3所示:
连接P4O交x轴于点D,P4、M、D、O共线,
则圆心O到P4的距离为r的最大值,由(1)知:MP4=NP5=3,
即OD+DM+MP4=1+2+3=3+3,
圆心O到MP5的距离为r的最小值,作OE⊥MP5于E,连接OP5,
则OE为r的最小值,
MP5=MN2+NP52=32+(3)2=23,OM=OD+DM=1+2=3,
△OMP5的面积=21OE⋅MP5=21OM⋅MN,即21×OE×23=21×3×3,
解得:OE=233,
∴233⩽r⩽3+3.