【分析】
本题围绕平面直角坐标系中三角形的相关问题展开,分四小问逐步思考:
1. 求△ABC面积:利用网格特点,采用割补法,将△ABC置于矩形中,用矩形面积减去周围三个直角三角形的面积,简化计算;
2. 画关于y轴对称的图形:根据轴对称点的坐标特征,点$(x,y)$关于y轴的对称点为$(-x,y)$,找到三个顶点的对称点后依次连接即可;
3. 求x轴上满足$PA=PC$的点P:利用垂直平分线性质,点P在AC的垂直平分线上,设$P(x,0)$,通过两点间距离公式列方程求解;
4. 求y轴上使△QAC周长最小的点Q:周长中AC为定值,只需$QA+QC$最小,利用轴对称作C关于y轴的对称点$C_1$,连接$AC_1$与y轴交点即为Q,再通过一次函数解析式求解坐标。
【解析】
(1) 用割补法计算△ABC的面积:
以A、B、C三点构造矩形,矩形长为4(x从-5到-1),宽为3(y从-4到-1),矩形面积$=3×4=12$;
周围三个直角三角形的面积分别为:
以$A(-5,-1)$、$(-5,-4)$、$B(-3,-4)$为顶点的三角形面积:$\frac{1}{2}×3×2=3$;
以$B(-3,-4)$、$(-1,-4)$、$C(-1,-3)$为顶点的三角形面积:$\frac{1}{2}×2×1=1$;
以$A(-5,-1)$、$(-5,-3)$、$C(-1,-3)$为顶点的三角形面积:$\frac{1}{2}×4×2=4$;
因此$S_{△ABC}=12-3-1-4=4$。
(2) 根据关于y轴对称的点的坐标特征:点$(x,y)$关于y轴的对称点为$(-x,y)$,可得:
$A(-5,-1)$的对称点$A_1(5,-1)$,$B(-3,-4)$的对称点$B_1(3,-4)$,$C(-1,-3)$的对称点$C_1(1,-3)$;
依次连接$A_1、B_1、C_1$,得到△ABC关于y轴对称的△$A_1B_1C_1$。
(3) 设点P的坐标为$(x,0)$,由$PA=PC$,根据两点间距离公式:
$PA^2=(x+5)^2+(0+1)^2$,$PC^2=(x+1)^2+(0+3)^2$;
由$PA^2=PC^2$得:
$(x+5)^2 +1=(x+1)^2 +9$,
展开化简:$x^2+10x+26=x^2+2x+10$,
解得$8x=-16$,即$x=-2$,故$P(-2,0)$。
(4) 要使△QAC的周长最小,AC为定值,只需$QA+QC$最小:
作点C关于y轴的对称点$C_1(1,-3)$,由轴对称性质得$QC=QC_1$,因此$QA+QC=QA+QC_1$;
当A、Q、$C_1$三点共线时,$QA+QC_1$最小,此时△QAC周长最小;
设直线$AC_1$的解析式为$y=kx+b$,代入$A(-5,-1)$和$C_1(1,-3)$:
$\begin{cases}-5k+b=-1 \\k+b=-3 \end{cases}$,
解得$\begin{cases}k=-\frac{1}{3} \\b=-\frac{8}{3} \end{cases}$,
故直线$AC_1$的解析式为$y=-\frac{1}{3}x-\frac{8}{3}$;
当$x=0$时,$y=-\frac{8}{3}$,即$Q(0,-\frac{8}{3})$。
【答案】
(1) 4;
(2) 如图,△$A_1B_1C_1$即为所求;
(3) $(-2,0)$;
(4) $(0,-\frac{8}{3})$;

【知识点】
平面直角坐标系、三角形面积、轴对称应用
【点评】
本题综合考查平面直角坐标系中三角形面积的割补法计算、轴对称的性质及最短路径问题,属于基础题型,需掌握对称点坐标特征、垂直平分线性质、一次函数求交点的方法,整体难度适中。
【难度系数】
0.7