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第05講正弦定理和余弦定理的應(yīng)用(分層精練)A夯實(shí)基礎(chǔ)B能力提升C綜合素養(yǎng)(新定義解答題)A夯實(shí)基礎(chǔ)一、單選題1.(23-24高二上·遼寧葫蘆島·期末)我國(guó)遼代著名的前衛(wèi)斜塔(又名瑞州古塔)位于葫蘆島市綏中縣.現(xiàn)存塔身已經(jīng)傾斜且與地面夾角60°,若將塔身看做直線,從塔的第三層地面到第三層頂可看做線段,且在地面的射影為1m,則該塔第三層地面到第三層頂?shù)木嚯x是(
)A. B. C. D.2m2.(23-24高三上·山東聊城·階段練習(xí))泰姬陵于1631年開始建造,用時(shí)22年,距今已有366年歷史.如圖所示,為了估算泰姬陵的高度,現(xiàn)在泰姬陵的正東方向找一參照物,高約為,在它們之間的地面上的點(diǎn)Q(B,Q,D三點(diǎn)共線)處測(cè)得A處、泰姬陵頂端處的仰角分別是和,在A處測(cè)得泰姬陵頂端處的仰角為,則估算泰姬陵的高度為(
)
A. B. C. D.3.(21-22高一·全國(guó)·課后作業(yè))某人在山外一點(diǎn)測(cè)得山頂?shù)难鼋菫?2°,沿水平面退后30米,又測(cè)得山頂?shù)难鼋菫?9°,則山高為()(sin42°≈0.6691,sin39°≈0.6293,sin3°≈0.0523)A.180米 B.214米 C.242米 D.266米4.(22-23高一下·河北邯鄲·期末)武靈叢臺(tái)位于邯鄲市叢臺(tái)公園中心處,為園內(nèi)的主體建筑,是邯鄲古城的象征.某校數(shù)學(xué)興趣小組為了測(cè)量其高度,在地面上共線的三點(diǎn),,處分別測(cè)得點(diǎn)的仰角為,,,且,則武靈叢臺(tái)的高度約為(
)(參考數(shù)據(jù):)
A.22m B.27m C.30m D.33m5.(22-23高一下·河南信陽(yáng)·階段練習(xí))青島五四廣場(chǎng)主題鋼雕塑(如圖1)以單純簡(jiǎn)練的造型元素排列組合成旋轉(zhuǎn)騰空的“風(fēng)”,通體火紅,害意五四運(yùn)動(dòng)是點(diǎn)燃新民主主義革命的“火種”及青島與五四運(yùn)動(dòng)的淵源.某中學(xué)數(shù)學(xué)興趣小組為了估算該鋼雕塑的高度,選取了與鋼雕塑底部在同一水平面上的兩點(diǎn)(如圖2),在點(diǎn)和點(diǎn)測(cè)得鋼雕塑頂端點(diǎn)的仰角分別為和,測(cè)得米,,則鋼雕塑的高度為(
)
A.米 B.米 C.米 D.米6.(23-24高一下·重慶·階段練習(xí))碧津塔是著名景點(diǎn)·某同學(xué)為了瀏量碧津塔的高,他在山下A處測(cè)得塔尖D的仰角為,再沿方向前進(jìn)24.4米到達(dá)山腳點(diǎn)B,測(cè)得塔尖點(diǎn)D的仰角為,塔底點(diǎn)E的仰角為,那么碧津塔高約為(,)(
)A.37.54 B.38.23 C.39.53 D.40.527.(23-24高一下·山東·階段練習(xí))某課外興趣小組研究發(fā)現(xiàn),人們?cè)萌菧y(cè)量法對(duì)珠穆朗瑪峰高度進(jìn)行測(cè)量,其方法為:首先在同一水平面上選定兩個(gè)點(diǎn)并測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的距離,然后分別測(cè)量其中一個(gè)點(diǎn)相對(duì)另一點(diǎn)以及珠峰頂點(diǎn)的張角,再在其中一點(diǎn)處測(cè)量珠峰頂點(diǎn)的仰角,最后計(jì)算得到珠峰高度.該興趣小組運(yùn)用這一方法測(cè)量學(xué)校旗桿的高度,已知該旗桿10.(20-21高一下·湖北荊州·階段練習(xí))某貨輪在處看燈塔在貨輪北偏東75°,距離為;在處看燈塔在貨輪的北偏西30°,距離.貨輪由處向正北航行到處時(shí),再看燈塔在南偏東60°,則下列說(shuō)法正確的是(
)A.處與處之間的距離是; B.燈塔與處之間的距離是;C.燈塔在處的西偏南60°; D.在燈塔的北偏西30°.三、填空題11.(23-24高一下·河南·階段練習(xí))石家莊電視塔坐落于石家莊世紀(jì)公園內(nèi),為全鋼構(gòu)架.電視塔以“寶石”為創(chuàng)造母體,上?下塔樓由九層塔身相連接,寓意登九天,象征豐厚的古文明孕育出燦爛的現(xiàn)代文明.如圖,選取了與石家莊電視塔塔底在同一平面內(nèi)的三個(gè)測(cè)量基點(diǎn),且在處測(cè)得該塔頂點(diǎn)的仰角分別為,米,則石家莊電視塔的塔高為米.12.(23-24高一下·山西大同·階段練習(xí))如圖,用無(wú)人機(jī)測(cè)量一座小山的海拔與該山最高處的古塔的塔高,無(wú)人機(jī)的航線與塔在同一鉛直平面內(nèi),無(wú)人機(jī)飛行的海拔高度為,在處測(cè)得塔底(即小山的最高處)的俯角為,塔頂?shù)母┙菫?,向山頂方向沿水平線飛行到達(dá)處時(shí),測(cè)得塔底的俯角為,則該座小山的海拔為;古塔的塔高為.四、解答題13.(23-24高一下·陜西西安·階段練習(xí))在海岸A處,發(fā)現(xiàn)北偏東45°方向,距離A處的B處有一艘走私船,在A處北偏西75°的方向,距離A處的C處的緝私船奉命以的速度追截走私船.此時(shí),走私船正以的速度從B處向北偏東30°方向逃竄.(1)求線段的長(zhǎng)度;(2)求的大小;(3)問(wèn)緝私船沿北偏東多少度的方向能最快追上走私船?最快需要多長(zhǎng)時(shí)間?參考數(shù)值:,14.(23-24高二下·云南·開學(xué)考試)如圖,為了測(cè)量某塔的高度,無(wú)人機(jī)在與塔底B位于同一水平面的C點(diǎn)測(cè)得塔頂A的仰角為45°,無(wú)人機(jī)沿著仰角α()的方向靠近塔,飛行了m后到達(dá)D點(diǎn),在D點(diǎn)測(cè)得塔頂A的仰角為26°,塔底B的俯角為45°,且A,B,C,D四點(diǎn)在同一平面上,求該塔的高度.(參考數(shù)據(jù):取tan26°=,cos56°=)
B能力提升1.(20-21高二下·四川成都·期中)在銳角中,角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,S為的面積,且,則的取值范圍為(
).A. B. C. D.2.(多選)(23-24高一下·江蘇南通·階段練習(xí))長(zhǎng)江某段南北兩岸平行,如圖,江面寬度.一艘游船從南岸碼頭A點(diǎn)出發(fā)航行到北岸.已知游船在靜水中的航行速度的大小為,水流速度的大小為.設(shè)和的夾角為θ(),則(
).
A.當(dāng)船的航行時(shí)間最短時(shí), B.當(dāng)船的航行距離最短時(shí),C.當(dāng)時(shí),船的航行時(shí)間為12分鐘 D.當(dāng)時(shí),船的航行距離為3.(23-24高三上·山東青島·開學(xué)考試)海洋藍(lán)洞是地球罕見的自然地理現(xiàn)象,被喻為“地球給人類保留宇宙秘密的遺產(chǎn)”,若要測(cè)量如圖所示某藍(lán)洞口邊緣,兩點(diǎn)間的距離,現(xiàn)在珊瑚群島上取兩點(diǎn),,測(cè)得海里,,,,則,兩點(diǎn)的距離為海里.
C綜合素養(yǎng)(新定義解答題)1.(22-23高一下·廣東韶關(guān)·期末)“費(fèi)馬點(diǎn)”是由十七世紀(jì)法國(guó)數(shù)學(xué)家費(fèi)馬提出并征解的一個(gè)問(wèn)題.該問(wèn)題是:“在一個(gè)三角形內(nèi)求作一點(diǎn),使其與此三角形的三個(gè)頂點(diǎn)的距離之和最小."意大利數(shù)學(xué)家托里拆利給出了解答,當(dāng)?shù)娜齻€(gè)內(nèi)角均小于時(shí),使得的點(diǎn)即為費(fèi)馬點(diǎn);當(dāng)有一個(gè)內(nèi)角大于或等于時(shí),最大內(nèi)角的頂點(diǎn)為費(fèi)馬點(diǎn).已知中內(nèi)角所對(duì)的邊分別為,且.(1)求角A的值;(2)若點(diǎn)為的費(fèi)馬點(diǎn),,求實(shí)數(shù)的最小值.第05講正弦定理和余弦定理的應(yīng)用(分層精練)A夯實(shí)基礎(chǔ)B能力提升C綜合素養(yǎng)(新定義解答題)A夯實(shí)基礎(chǔ)一、單選題1.(23-24高二上·遼寧葫蘆島·期末)我國(guó)遼代著名的前衛(wèi)斜塔(又名瑞州古塔)位于葫蘆島市綏中縣.現(xiàn)存塔身已經(jīng)傾斜且與地面夾角60°,若將塔身看做直線,從塔的第三層地面到第三層頂可看做線段,且在地面的射影為1m,則該塔第三層地面到第三層頂?shù)木嚯x是(
)A. B. C. D.2m【答案】D【分析】應(yīng)用特殊三角函數(shù)值及已知、線段間的關(guān)系求該塔第三層地面到第三層頂?shù)木嚯x.【詳解】由題設(shè),如下圖中該塔第三層地面到第三層頂?shù)木嚯x.
故選:D2.(23-24高三上·山東聊城·階段練習(xí))泰姬陵于1631年開始建造,用時(shí)22年,距今已有366年歷史.如圖所示,為了估算泰姬陵的高度,現(xiàn)在泰姬陵的正東方向找一參照物,高約為,在它們之間的地面上的點(diǎn)Q(B,Q,D三點(diǎn)共線)處測(cè)得A處、泰姬陵頂端處的仰角分別是和,在A處測(cè)得泰姬陵頂端處的仰角為,則估算泰姬陵的高度為(
)
A. B. C. D.【答案】A【分析】作出輔助線,得到各角度及,在中利用正弦定理得到,進(jìn)而得到.【詳解】由題設(shè)且,過(guò)點(diǎn)作平行于,則,,
故,所以,,在中,由勾股定理可得,在中,由正弦定理得,,即,所以,故.故選:A3.(21-22高一·全國(guó)·課后作業(yè))某人在山外一點(diǎn)測(cè)得山頂?shù)难鼋菫?2°,沿水平面退后30米,又測(cè)得山頂?shù)难鼋菫?9°,則山高為()(sin42°≈0.6691,sin39°≈0.6293,sin3°≈0.0523)A.180米 B.214米 C.242米 D.266米【答案】C【分析】利用正弦定理求得,進(jìn)而求得,也即是求得山高.【詳解】依題意,如圖所示,,則,在三角形中,,由正弦定理得,所以.在中,米.故選:C
4.(22-23高一下·河北邯鄲·期末)武靈叢臺(tái)位于邯鄲市叢臺(tái)公園中心處,為園內(nèi)的主體建筑,是邯鄲古城的象征.某校數(shù)學(xué)興趣小組為了測(cè)量其高度,在地面上共線的三點(diǎn),,處分別測(cè)得點(diǎn)的仰角為,,,且,則武靈叢臺(tái)的高度約為(
)(參考數(shù)據(jù):)
A.22m B.27m C.30m D.33m【答案】B【分析】設(shè),求出,利用余弦定理在和中,表示出和,兩者相等即可解出答案.【詳解】由題知,設(shè),則,,,又,所以在中,,①在中,,②聯(lián)立①②,解得.故選:B5.(22-23高一下·河南信陽(yáng)·階段練習(xí))青島五四廣場(chǎng)主題鋼雕塑(如圖1)以單純簡(jiǎn)練的造型元素排列組合成旋轉(zhuǎn)騰空的“風(fēng)”,通體火紅,害意五四運(yùn)動(dòng)是點(diǎn)燃新民主主義革命的“火種”及青島與五四運(yùn)動(dòng)的淵源.某中學(xué)數(shù)學(xué)興趣小組為了估算該鋼雕塑的高度,選取了與鋼雕塑底部在同一水平面上的兩點(diǎn)(如圖2),在點(diǎn)和點(diǎn)測(cè)得鋼雕塑頂端點(diǎn)的仰角分別為和,測(cè)得米,,則鋼雕塑的高度為(
)
A.米 B.米 C.米 D.米【答案】C【分析】利用余弦定理即可解三角形.【詳解】由題意得,,所以,,設(shè),則,,在中,由余弦定理得,,即,解得,即米.故選:C6.(23-24高一下·重慶·階段練習(xí))碧津塔是著名景點(diǎn)·某同學(xué)為了瀏量碧津塔的高,他在山下A處測(cè)得塔尖D的仰角為,再沿方向前進(jìn)24.4米到達(dá)山腳點(diǎn)B,測(cè)得塔尖點(diǎn)D的仰角為,塔底點(diǎn)E的仰角為,那么碧津塔高約為(,)(
)A.37.54 B.38.23 C.39.53 D.40.52【答案】B【分析】根據(jù)給定條件,利用正弦定理求出,再結(jié)合直角三角形邊角關(guān)系求解即得.【詳解】在中,,則,,由正弦定理得,則,在中,,則,在中,,則,又,因此,,所以碧津塔高約為38.23米.故選:B7.(23-24高一下·山東·階段練習(xí))某課外興趣小組研究發(fā)現(xiàn),人們?cè)萌菧y(cè)量法對(duì)珠穆朗瑪峰高度進(jìn)行測(cè)量,其方法為:首先在同一水平面上選定兩個(gè)點(diǎn)并測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間的距離,然后分別測(cè)量其中一個(gè)點(diǎn)相對(duì)另一點(diǎn)以及珠峰頂點(diǎn)的張角,再在其中一點(diǎn)處測(cè)量珠峰頂點(diǎn)的仰角,最后計(jì)算得到珠峰高度.該興趣小組運(yùn)用這一方法測(cè)量學(xué)校旗桿的高度,已知該旗桿(C在水平面)垂直于水平面,水平面上兩點(diǎn)的距離為,測(cè)得,其中,在點(diǎn)處測(cè)得旗桿頂點(diǎn)的仰角為,則該旗桿的高度為(單位:)(
)A.9 B.12 C.15 D.18【答案】B【分析】作出示意圖,在中解出,在中解出.【詳解】在中,,,,因?yàn)?,所以,在中?故選:B.8.(2024·湖南·模擬預(yù)測(cè))湖南省衡陽(yáng)市的來(lái)雁塔,始建于明萬(wàn)歷十九年(1591年),因鴻雁南北遷徙時(shí)常在境內(nèi)停留而得名.1983年被湖南省人民政府公布為重點(diǎn)文物保護(hù)單位.為測(cè)量來(lái)雁塔的高度,因地理?xiàng)l件的限制,分別選擇C點(diǎn)和一建筑物DE的樓頂E為測(cè)量觀測(cè)點(diǎn),已知點(diǎn)A為塔底,在水平地面上,來(lái)雁塔AB和建筑物DE均垂直于地面(如圖所示).測(cè)得,在C點(diǎn)處測(cè)得E點(diǎn)的仰角為30°,在E點(diǎn)處測(cè)得B點(diǎn)的仰角為60°,則來(lái)雁塔AB的高度約為(
)(,精確到)A. B. C. D.【答案】B【分析】現(xiàn)從四棱錐中提取兩個(gè)直角三角形和的邊角關(guān)系,進(jìn)而分別解出兩個(gè)三角形邊的長(zhǎng),求出來(lái)雁塔AB的高度即可.【詳解】過(guò)點(diǎn)作,交于點(diǎn),在直角三角形中,因?yàn)?,所以,在直角三角形中,因?yàn)椋?,則.故選:B.二、多選題9.(23-24高一下·河南·階段練習(xí))初春時(shí)節(jié),南部戰(zhàn)區(qū)海軍某登陸艦支隊(duì)多艘艦艇組成編隊(duì),奔赴多個(gè)海區(qū)開展實(shí)戰(zhàn)化海上訓(xùn)練.在一次海上訓(xùn)練中,雷達(dá)兵在處發(fā)現(xiàn)在北偏東方向,相距30公里的水面處,有一艘艦艇發(fā)出液貨補(bǔ)給需求,它正以每小時(shí)50公里的速度沿南偏東方向前進(jìn),這個(gè)雷達(dá)兵立馬協(xié)調(diào)在處的艦艇以每小時(shí)70公里的速度,沿北偏東方向與艦艇對(duì)接并進(jìn)行橫向液貨補(bǔ)給.若艦艇要在最短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)橫向液貨補(bǔ)給,則(
)
A.艦艇所需的時(shí)間為1小時(shí) B.艦艇所需的時(shí)間為2小時(shí)C. D.【答案】AD【分析】設(shè)出所需時(shí)間,分別表示,在中利用余弦定理求出,再利用正弦定理求得的值,即可判斷結(jié)果.【詳解】
如圖,設(shè)艦艇經(jīng)過(guò)小時(shí)后在處與艦艇匯合,則.根據(jù)余弦定理得,解得或(舍去),故.由正弦定理得,解得故選:AD.10.(20-21高一下·湖北荊州·階段練習(xí))某貨輪在處看燈塔在貨輪北偏東75°,距離為;在處看燈塔在貨輪的北偏西30°,距離.貨輪由處向正北航行到處時(shí),再看燈塔在南偏東60°,則下列說(shuō)法正確的是(
)A.處與處之間的距離是; B.燈塔與處之間的距離是;C.燈塔在處的西偏南60°; D.在燈塔的北偏西30°.【答案】AC【分析】根據(jù)題意作出圖形,然后在中,結(jié)合正弦定理得求出,在中,由余弦定理得,然后求出相關(guān)角度,進(jìn)而逐項(xiàng)分析即可.【詳解】由題意可知,所以,,在中,由正弦定理得,所以,故A正確;在中,由余弦定理得,即,故B錯(cuò)誤;因?yàn)椋?,所以燈塔在處的西偏南,故C正確;由,在燈塔的北偏西處,故D錯(cuò)誤.故選:AC三、填空題11.(23-24高一下·河南·階段練習(xí))石家莊電視塔坐落于石家莊世紀(jì)公園內(nèi),為全鋼構(gòu)架.電視塔以“寶石”為創(chuàng)造母體,上?下塔樓由九層塔身相連接,寓意登九天,象征豐厚的古文明孕育出燦爛的現(xiàn)代文明.如圖,選取了與石家莊電視塔塔底在同一平面內(nèi)的三個(gè)測(cè)量基點(diǎn),且在處測(cè)得該塔頂點(diǎn)的仰角分別為,米,則石家莊電視塔的塔高為米.【答案】280【分析】設(shè)出塔高分別在中表示出,在和中就運(yùn)用余弦定理建立方程,計(jì)算即得.【詳解】設(shè),則.由,得,由余弦定理得,解得米,即為280米.故答案為:280.12.(23-24高一下·山西大同·階段練習(xí))如圖,用無(wú)人機(jī)測(cè)量一座小山的海拔與該山最高處的古塔的塔高,無(wú)人機(jī)的航線與塔在同一鉛直平面內(nèi),無(wú)人機(jī)飛行的海拔高度為,在處測(cè)得塔底(即小山的最高處)的俯角為,塔頂?shù)母┙菫?,向山頂方向沿水平線飛行到達(dá)處時(shí),測(cè)得塔底的俯角為,則該座小山的海拔為;古塔的塔高為.【答案】/【分析】在,根據(jù)條件,利用正弦定理得到,延長(zhǎng)交于,則,即可求出小山的海拔;在,根據(jù)條件,利用正弦定理,即可求出塔高.【詳解】如圖,在,,由正弦定理,又,所以,即,延長(zhǎng)交于,則,又無(wú)人機(jī)飛行的海拔高度為,所以該座小山的海拔為,在中,,又,由正弦定理有,得到,故答案為:,.四、解答題13.(23-24高一下·陜西西安·階段練習(xí))在海岸A處,發(fā)現(xiàn)北偏東45°方向,距離A處的B處有一艘走私船,在A處北偏西75°的方向,距離A處的C處的緝私船奉命以的速度追截走私船.此時(shí),走私船正以的速度從B處向北偏東30°方向逃竄.(1)求線段的長(zhǎng)度;(2)求的大??;(3)問(wèn)緝私船沿北偏東多少度的方向能最快追上走私船?最快需要多長(zhǎng)時(shí)間?參考數(shù)值:,【答案】(1)(2)15°(3)緝私船沿北偏東60°方向能最快追上走私船,最快需要.【分析】(1)在△ABC中,∠CAB=120°由余弦定理可求得線段BC的長(zhǎng)度;(2)在△ABC中,由正弦定理,可求得sin∠ACB;(3)設(shè)緝私船用th在D處追上走私船,CD=10t,BD=10t,在△ABC中,可求得∠CBD=120°,再在△BCD中,由正弦定理可求得sin∠BCD,從而可求得答案.【詳解】(1)在△ABC中,∠CAB=45°+75°=120°,由余弦定理,得BC2=AB2+AC2﹣2ABACcos∠CAB,所以,.(2)在△ABC中,由正弦定理,得,所以,sin∠ACB.又∵0°<∠ACB<60°,∴∠ACB=15°.(3)設(shè)緝私船用th在D處追上走私船,如圖,則有,BD=10t.在△ABC中,又∠CBD=90°+30°=120°,在△BCD中,由正弦定理,得.∴∠BCD=30°,所以角度為北偏東,即緝私船沿北偏東60°方向能最快追上走私船.又,故,解得,即最快需要.14.(23-24高二下·云南·開學(xué)考試)如圖,為了測(cè)量某塔的高度,無(wú)人機(jī)在與塔底B位于同一水平面的C點(diǎn)測(cè)得塔頂A的仰角為45°,無(wú)人機(jī)沿著仰角α()的方向靠近塔,飛行了m后到達(dá)D點(diǎn),在D點(diǎn)測(cè)得塔頂A的仰角為26°,塔底B的俯角為45°,且A,B,C,D四點(diǎn)在同一平面上,求該塔的高度.(參考數(shù)據(jù):取tan26°=,cos56°=)
【答案】326m【分析】設(shè),根據(jù)條件得到是等腰直角三角形,所以,同理是等腰直角三角形,得,進(jìn)而得,然后根據(jù)余弦定理列方程求解可得【詳解】因?yàn)锳、B、C、D四點(diǎn)在一個(gè)平面上如圖,過(guò)點(diǎn)作,垂足為.由題意得.在中,又塔底B與C位于同一水平面,所以,所以,又,所以是等腰直角三角形,所以,在中,,又,所以是等腰直角三角形,所以,設(shè),則,又,所以,所以.在中,由余弦定理得,即,得,即該塔的高度為.
B能力提升1.(20-21高二下·四川成都·期中)在銳角中,角A,B,C的對(duì)邊分別為a,b,c,S為的面積,且,則的取值范圍為(
).A. B. C. D.【答案】D【分析】利用,三角形面積公式和余弦定理可得,故可得到,,然后利用正弦定理可得,利用換元法即可求解【詳解】中,由余弦定理得,,且的面積為,由,得,化簡(jiǎn)得;又,,所以,化簡(jiǎn)得,解得或(不合題意,舍去);因?yàn)椋?,所以,由,且,,解得,所以,所以,所以;設(shè),其中,所以,又,所以時(shí),y取得最大值為,時(shí),;時(shí),,且.所以,即的取值范圍是,故選:D【點(diǎn)睛】方法點(diǎn)睛:解三角形中最值或范圍問(wèn)題,通常涉及與邊長(zhǎng),周長(zhǎng)有關(guān)的范圍問(wèn)題,與面積有關(guān)的范圍問(wèn)題,或與角度有關(guān)的范圍問(wèn)題,常用處理思路:①余弦定理結(jié)合基本不等式構(gòu)造不等關(guān)系求出答案;②采用正弦定理邊化角,利用三角函數(shù)的范圍求出最值或范圍,如果三角形為銳角三角形,或其他的限制,通常采用這種方
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