known forは特徴や実績、
known as は存在自体を表していて、後者は別名を表すこともできます。
(2)はforでも良いと思いますが、(3)がasだと「その都市自体が美しい城だとして知られている」という感じになって不自然だと思います。
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asは=というニュアンスを持っているということを抑えておくと良いと思います。