【分析】
这道题围绕平面直角坐标系和轴对称知识点展开,解题思路如下:
1. 建立坐标系:已知A(-3,1)、B(-1,4),原点O在A点向右3个单位、向下1个单位的位置,据此画出x轴、y轴即可。
2. 求C及对称点坐标:根据坐标系读出C点的横、纵坐标;关于x轴对称的点横坐标不变,纵坐标取相反数,即可得到C₁坐标。
3. 求A关于直线l的对称点:直线l是过C且平行于y轴的直线,即x=1,关于平行于y轴的直线对称的点纵坐标不变,两点横坐标到直线x=1的距离相等,据此算出A₁的坐标。
4. 找PA+PB最小的P点:利用轴对称最短路径原理,连接A的对称点A₁与B,和直线l的交点即为所求P,此时PA+PB=PA₁+PB,两点之间线段最短,和最小。
5. 求任意格点Q的对称点坐标:利用对称点的中点在对称轴上、纵坐标相等的规律,列代数式计算即可。
【解析】
(1) ① 已知点A坐标为(-3,1),将A点沿水平方向向右平移3个单位,再沿竖直方向向下平移1个单位,得到坐标原点O,过O作水平向右的x轴、竖直向上的y轴,即可得到所求平面直角坐标系。
② 观察坐标系可得,点C的横坐标为1,纵坐标为2,即C(1,2);根据关于x轴对称的点的坐标特征:横坐标不变,纵坐标互为相反数,可得C₁的坐标为(1,-2)。
(2) ① 直线l是过点C且平行于y轴的直线,即直线l的表达式为x=1。点A(-3,1)关于直线l对称时,纵坐标不变,设对称点A₁横坐标为a,则$\frac{-3+a}{2}=1$,解得a=5,故A₁坐标为(5,1)。
② 根据两点之间线段最短,要使PA+PB最小,先找到A关于直线l的对称点A₁,连接A₁B,A₁B与直线l的交点即为点P,此时PA+PB=PA₁+PB=A₁B,值最小。
③ 设点Q关于直线l的对称点Q₁的坐标为(a,b),由于两点关于直线x=1对称,因此纵坐标相等,即b=n;且两点的中点横坐标为1,即$\frac{m+a}{2}=1$,解得a=2-m,因此Q₁的坐标为(2-m,n)。
【答案】
(1) ① 建立的平面直角坐标系如图所示:

② (1,2);(1,-2)
(2) ① (5,1)
② 如图,点$P$即为所求.
③ 点$Q_1$的坐标为$(2-m,n)$
【知识点】
平面直角坐标系;轴对称的性质;最短路径问题
【点评】
本题结合网格场景考查坐标系相关基础知识点,难度不高,需要熟练掌握不同对称条件下点的坐标变化规律,同时会运用轴对称性质解决最短路径问题。
【难度系数】
0.7