在平面直角坐标系 $xOy$ 中的图形 $M$ 和点 $P$,给出如下定义,如果图形 $M$ 上存在点 $Q$,使 $0\leqslant |PQ|\leqslant 1$,那么称点 $P$ 为图形 $M$ 的和谐点.已知 $A(3,3)$,$B(-3,3)$.
1、在点 $P_1(-2,2)$,$P_2(0,3.5)$,$P_3(4,0)$ 中,线段 $AB$ 的和谐点有_______.
2、点 $P$ 在直线 $y=x-1$ 上,如果点 $P$ 是直线 $AB$ 的和谐点,求点 $P$ 的横坐标 $x$ 的取值范围.
3、已知点 $C(-3,-3)$,$D(3,-3)$,如果直线 $y=x+b$ 上存在正方形 $ABCD$ 的和谐点 $E,F$,使得线段 $E,F$,使得线段 $EF$ 上的所有点(含端点)都是正方形 $ABCD$ 的和谐点,且 $EF> \sqrt 2$,求 $b$ 的取值范围.
解析
1、线段 $AB$ 的和谐点组成的集合如图,点 $P_1,P_2$ 为其和谐点.
2、如图,直线 $AB$ 的和谐点构成的集合为平行带状区域,点 $P$ 的横坐标 $x$ 的取值范围是 $[3,5]$.
3、正方形 $ABCD$ 的和谐点组成的集合如图,四个圆角的半径均为 $1$,考虑临界情形,可得 $b$ 的取值范围是 $(-7,7)$.