【分析】
(1) 已知PA、PB、PC的长度为3、4、5,是一组勾股数,可通过旋转构造全等三角形,将三条分散的线段转化到同一个三角形中求解角度。将△ABP绕顶点A旋转得到△ACP',利用全等性质、等边三角形判定和直角三角形判定即可求出∠APB的度数。
(2) 要证明EF²=BE²+CF²,符合勾股定理的结构,需将BE、CF、EF转移到同一个直角三角形中。将△ABE绕点A旋转得到△ACE',通过全等证明E'F=EF,再证明∠E'CF为直角,利用勾股定理即可得证。
(3) 求AO+BO+CO的和,可通过旋转60°构造等边三角形,将三条线段转化为共线段。将△AOB绕点B顺时针旋转60°得到△A'O'B,证明C、O、O'、A'四点共线,最后利用勾股定理求出A'C的长度即为三条线段的和。
【解析】
(1) 因为△ACP'≌△ABP,所以AP'=AP=3,CP'=BP=4,∠AP'C = ∠APB。因为△ABC为等边三角形,所以∠PAP' = ∠BAC = 60°,所以△APP'为等边三角形,所以PP'=AP=3,∠AP'P = 60°。因为CP=5,所以PP'² + CP'² = 3²+4²=25=CP²,所以△PP'C为直角三角形,且∠PP'C=90°,所以∠APB=∠AP'C=∠AP'P+∠PP'C=60°+90°=150°。
(2) 因为∠CAB = 90°,AB = AC,所以∠B = ∠ACB=1/2(180°−∠CAB)=45°。
如图①,将△ABE绕顶点A旋转到△ACE'处,连接E'F,此时△ACE' ≌ △ABE, 则 AE' = AE,CE' = BE,∠ACE' = ∠B = 45°,∠CAE' = ∠BAE。
因为∠EAF = 45°,所以∠BAE + ∠CAF = ∠CAB − ∠EAF = 45°,所以∠CAE' + ∠CAF = 45°,即∠E'AF=45°,所以∠E'AF = ∠EAF。
又AF=AF,所以△E'AF ≌ △EAF(SAS),所以E'F = EF。
因为∠E'CF = ∠ACB + ∠ACE' = 45°+45°=90°,所以E'F² = CE'² + CF²,即EF²=BE²+CF²。

(3) 因为∠ACB = 90°,AC = 1,∠ABC = 30°,所以AB=2AC=2,所以BC=√(AB²−AC²)=√(2²-1²)=√3。
如图②,将△AOB绕顶点B按顺时针方向旋转60°到△A'O'B处,连接OO',此时△A'O'B ≌ △AOB,则∠A'O'B=∠AOB=120°,A'B=AB=2,A'O'=AO, BO' = BO,∠A'BA = ∠O'BO = 60°。
所以△BO'O为等边三角形,所以OO' = BO,∠BOO' = ∠BO'O = 60°,所以∠BO'O + ∠A'O'B = 60°+120°=180°,又∠BOC=120°,所以∠BOC + ∠BOO' = 120°+60°=180°,所以C,O,O',A'四点共线。
因为∠A'BC = ∠A'BA + ∠ABC = 60°+30°=90°,所以A'C=√(A'B² + BC²)=√(2²+(√3)²)=√7,所以AO+BO+CO = A'O' + OO' + CO = A'C = √7。
【答案】
(1) $\boldsymbol{150°}$;(2) 证明见上述解析;(3) $\boldsymbol{\sqrt{7}}$

【知识点】
旋转变换的性质;全等三角形的判定与性质;勾股定理
【点评】
本题是旋转类几何综合题,核心是利用旋转变换构造全等三角形,将分散的线段、角度条件集中到同一个三角形中,进而结合等边三角形、直角三角形的性质求解。掌握旋转构造全等的技巧,对解决几何中线段和、角度求值、勾股定理类证明题有很大帮助。
【难度系数】
0.5