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第頁第11講圓的方程知識(shí)講解圓的標(biāo)準(zhǔn)方程,其中圓心坐標(biāo)為,半徑為圓的一般方程()配方可得:,圓心坐標(biāo)為,半徑為表示圓的充要條件點(diǎn)與圓的位置關(guān)系已知點(diǎn),圓的方程為:若,點(diǎn)在圓內(nèi)若,點(diǎn)在圓上若,點(diǎn)在圓外直線與圓的位置關(guān)系直線,圓代數(shù)關(guān)系,其中為聯(lián)立方程根的個(gè)數(shù),幾何關(guān)系,其中為圓心到直線的距離圓與圓的位置關(guān)系設(shè)圓的半徑為,設(shè)圓的半徑為,兩圓的圓心距為若,兩圓外離,若,兩圓外切,若,兩圓內(nèi)切若,兩圓相交,若,兩圓內(nèi)含,若,同心圓兩圓外離,公切線的條數(shù)為4條;兩圓外切,公切線的條數(shù)為3條;兩圓相交,公切線的條數(shù)為2條;兩圓內(nèi)切,公切線的條數(shù)為1條;兩圓內(nèi)含,公切線的條數(shù)為0條;弦長公式設(shè),,則或:圓上一點(diǎn)到圓外一點(diǎn)的距離的最值圓上一點(diǎn)到圓上一點(diǎn)的距離的最值圓上一點(diǎn)到直線距離的最值過圓內(nèi)一點(diǎn)的最長弦和最短弦最長弦:直徑;最短弦:垂直于直徑考點(diǎn)一、圓的標(biāo)準(zhǔn)方程【例1】已知的頂點(diǎn),,,則其外接圓的方程為(
)A. B.C. D.【答案】A【分析】先設(shè)圓的方程為,根據(jù)題意,列出方程組求解,即可求出結(jié)果.【詳解】設(shè)的外接圓的方程為,因?yàn)榈捻旤c(diǎn),,,所以,解得,因此即為所求圓的方程.故選:A.【變式1】已知圓心為的圓與直線相切,則該圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是(
)A. B.C. D.【答案】A【分析】由圓心到切線的距離等于半徑,求出圓的半徑,即可得到本題答案.【詳解】因?yàn)閳A心為的圓與直線相切,所以圓心到直線的距離等于半徑,即,所以該圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是.故選:A【變式2】求過兩點(diǎn),且圓心在直線上的圓的標(biāo)準(zhǔn)方程是(
)A. B.C. D.【答案】D【分析】由圓心在直線x﹣2y﹣2=0上,可設(shè)圓心C(2b+2,b),再根據(jù)圓心到兩點(diǎn)A(0,4)、B(4,6)的距離相等,求出b的值,即得圓心和半徑,從而求得圓的標(biāo)準(zhǔn)方程.【詳解】設(shè)圓心坐標(biāo)為C(2b+2,b),由圓過兩點(diǎn)A(0,4),B(4,6),可得|AC|=|BC|,即,解得,可得圓心為(4,1),半徑為5,則所求圓的方程為.故選:D.考點(diǎn)二、圓的一般方程【例2】若圓:過坐標(biāo)原點(diǎn),則實(shí)數(shù)的值為(
)A.2或1 B.-2或-1 C.2 D.-1【答案】C【分析】根據(jù)圓的一般方程的定義,結(jié)合過原點(diǎn)列方程即可求解.【詳解】∵表示圓,∴∴.又圓過原點(diǎn),∴,∴或(舍去);.故選:C.【變式3】已知方程表示圓,則實(shí)數(shù)m的取值范圍為(
)A. B. C. D.【答案】D【分析】根據(jù)題意得到,再解不等式即可.【詳解】因?yàn)榉匠瘫硎緢A,所以,解得.故選:D【變式4】已知點(diǎn)是圓上的動(dòng)點(diǎn),則的最大值為(
)A. B. C.6 D.5【答案】A【分析】根據(jù)圓的標(biāo)準(zhǔn)方程,設(shè)x、y的參數(shù)方程,利用輔助角公式及正弦型函數(shù)的性質(zhì)求最值即可.【詳解】由,令,則,所以當(dāng)時(shí),的最大值為.故選:A考點(diǎn)三、直線與圓的位置關(guān)系【例3】已知直線(為常數(shù))與圓交于點(diǎn),當(dāng)變化時(shí),若的最小值為2,則
A. B. C. D.【答案】C【分析】先求得圓心到直線距離,即可表示出弦長,根據(jù)弦長最小值得出【詳解】由題可得圓心為,半徑為2,則圓心到直線的距離,則弦長為,則當(dāng)時(shí),取得最小值為,解得.故選:C.【變式5】若過點(diǎn)(2,1)的圓與兩坐標(biāo)軸都相切,則圓心到直線的距離為(
)A. B. C. D.【答案】B【分析】由題意可知圓心在第一象限,設(shè)圓心的坐標(biāo)為,可得圓的半徑為,寫出圓的標(biāo)準(zhǔn)方程,利用點(diǎn)在圓上,求得實(shí)數(shù)的值,利用點(diǎn)到直線的距離公式可求出圓心到直線的距離.【詳解】由于圓上的點(diǎn)在第一象限,若圓心不在第一象限,則圓與至少與一條坐標(biāo)軸相交,不合乎題意,所以圓心必在第一象限,設(shè)圓心的坐標(biāo)為,則圓的半徑為,圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為.由題意可得,可得,解得或,所以圓心的坐標(biāo)為或,圓心到直線的距離均為;圓心到直線的距離均為圓心到直線的距離均為;所以,圓心到直線的距離為.故選:B.【變式6】(多選)已知直線與圓,點(diǎn),則下列說法正確的是(
)A.若點(diǎn)A在圓C上,則直線l與圓C相切 B.若點(diǎn)A在圓C內(nèi),則直線l與圓C相離C.若點(diǎn)A在圓C外,則直線l與圓C相離 D.若點(diǎn)A在直線l上,則直線l與圓C相切【答案】ABD【分析】轉(zhuǎn)化點(diǎn)與圓、點(diǎn)與直線的位置關(guān)系為的大小關(guān)系,結(jié)合點(diǎn)到直線的距離及直線與圓的位置關(guān)系即可得解.【詳解】圓心到直線l的距離,若點(diǎn)在圓C上,則,所以,則直線l與圓C相切,故A正確;若點(diǎn)在圓C內(nèi),則,所以,則直線l與圓C相離,故B正確;若點(diǎn)在圓C外,則,所以,則直線l與圓C相交,故C錯(cuò)誤;若點(diǎn)在直線l上,則即,所以,直線l與圓C相切,故D正確.故選:ABD.考點(diǎn)四、圓與圓的位置關(guān)系【例4】已知圓與圓,則圓與圓的位置關(guān)系為(
)A.相交 B.外切 C.外離 D.內(nèi)含【答案】B【分析】確定兩圓的圓心和半徑,由圓心間的距離與半徑的關(guān)系即可得解.【詳解】圓化成標(biāo)準(zhǔn)方程為,圓心,半徑為,圓,圓心,半徑為,,圓與圓的位置關(guān)系為外切,故選:B【變式7】已知圓和交于A,B兩點(diǎn),則(
)A. B. C. D.【答案】B【分析】先求得相交弦所在直線方程,然后根據(jù)圓的弦長的求法求得.【詳解】將和相減得直線,點(diǎn)到直線的距離,所以.故選:B【變式8】圓:與圓:公切線的條數(shù)為(
)A.1 B.2 C.3 D.4【答案】C【分析】首先根據(jù)題意得到兩圓相外切,即可得到答案.【詳解】根據(jù)題意,圓:,即,其圓心為,半徑;圓:,即,其圓心為,半徑,兩圓的圓心距,所以兩圓相外切,其公切線條數(shù)有3條.故選:C.考點(diǎn)五、圓中的最值問題綜合【例5】已知直線上的兩點(diǎn),且,點(diǎn)為圓上任一點(diǎn),則的面積的最大值為(
)A. B. C. D.【答案】A【分析】找到圓上的點(diǎn)到直線距離的最大值作為的高,再由面積公式求解即可.【詳解】把圓變形為,則圓心,半徑,圓心到直線的距離,則圓上的點(diǎn)到直線的距離的最大值為,又,∴的面積的最大值為.故選:A.【變式9】已知圓與直線,P,Q分別是圓C和直線l上的點(diǎn)且直線PQ與圓C恰有1個(gè)公共點(diǎn),則的最小值是(
)A. B. C. D.【答案】A【分析】,的最小值為圓心到直線的距離,可求的最小值.【詳解】圓化為標(biāo)準(zhǔn)方程為,則圓C的圓心為,半徑,則,直線PQ與圓C相切,有,因?yàn)辄c(diǎn)Q在直線l上,所以,則.即的最小值是.故選:A【變式10】在平面直角坐標(biāo)系內(nèi),已知,,動(dòng)點(diǎn)滿足,則()的最小值是(
)A. B.2 C.4 D.16【答案】C【分析】由題意求出點(diǎn)P的軌跡方程,則可以看成圓上動(dòng)點(diǎn)與定直線上動(dòng)點(diǎn)的距離,求得其最小值,即可求得答案.【詳解】因?yàn)椋?,?dòng)點(diǎn)滿足,則,整理得,可以看成圓上動(dòng)點(diǎn)與定直線上動(dòng)點(diǎn)的距離,其最小值為圓心到直線的距離減去圓的半徑2,即,因此,的最小值是,故選:C.【基礎(chǔ)過關(guān)】一、單選題1.若直線是圓的一條對(duì)稱軸,則(
)A. B.1 C. D.【答案】A【分析】首先得到圓心坐標(biāo),即可得到圓心在直線上,從而求出參數(shù)的值.【詳解】圓的圓心為,因?yàn)橹本€是圓的一條對(duì)稱軸,所以圓心在直線上,所以,解得.故選:A2.已知圓,直線,則圓C與直線l(
)A.相交 B.相切 C.相離 D.相交且直線過圓C的圓心【答案】B【分析】根據(jù)題意只需判斷圓心到直線的距離與半徑比較大小即可判斷.【詳解】由可得,故圓心,半徑,則圓心到直線的距離,故直線與圓C相切.故選:B3.若直線與圓:相交于,兩點(diǎn),則的最小值為(
)A. B. C. D.【答案】B【分析】求出直線過的定點(diǎn)并判斷與圓的位置關(guān)系,再求出垂直于經(jīng)過該定點(diǎn)的圓的直徑的弦長作答.【詳解】直線,即恒過定點(diǎn),而,即點(diǎn)在圓內(nèi),因此當(dāng)且僅當(dāng)時(shí),最小,而圓的圓心,半徑,,所以.故選:B
4.直線與圓相切,則的最大值為(
)A.16 B.25 C.49 D.81【答案】C【分析】利用圓與直線的位置關(guān)系得出的方程,根據(jù)方程分析利用表示的幾何意義求解即可.【詳解】由直線與圓相切可得:圓心到直線的距離等于圓的半徑,即,故,即點(diǎn)在圓O上,的幾何意義為圓上的點(diǎn)與點(diǎn)之間距離的平方,由圓心為,因?yàn)?,所以點(diǎn)在圓外,所以點(diǎn)到點(diǎn)的距離的最大值為圓心到的距離與圓半徑之和,即,所以的最大值為.故選:C.5.過點(diǎn)且被圓所截得的弦長為的直線的方程為.【答案】【分析】首先將圓的方程配成標(biāo)準(zhǔn)式,即可得到圓心坐標(biāo)與半徑,由弦長求出圓心到直線的距離,分析可得直線的斜率存在,設(shè)直線方程為,利用點(diǎn)到直線的距離公式求出,即可得解.【詳解】圓,即,圓心為,半徑,若弦長,則圓心到直線的距離,顯然直線的斜率存在,設(shè)直線方程為,即,所以,解得,所以直線方程為.故答案為:6.拋物線的準(zhǔn)線與圓相交于A、B兩點(diǎn),則.【答案】2【分析】首先求拋物線的準(zhǔn)線方程,再根據(jù)直線與圓相交的弦長公式,即可求解.【詳解】的準(zhǔn)線方程為,圓心到直線的距離為,所以弦長.故答案為:27.圓心在直線上,且與直線相切于點(diǎn)的圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為.【答案】【分析】設(shè)圓心坐標(biāo)為,利用點(diǎn)到直線距離公式和兩點(diǎn)距離公式求解即可.【詳解】設(shè)圓心坐標(biāo)為,因?yàn)閳A與直線相切于點(diǎn),所以,可得:,解得,所以所求圓的圓心為,半徑,所以所求圓的方程為.故答案為:.8.已知直線與圓,過直線上的任意一點(diǎn)向圓引切線,設(shè)切點(diǎn)為,若線段長度的最小值為,則實(shí)數(shù)的值是(
)A. B. C. D.【答案】A【分析】設(shè),則,可得,而的最小值是圓心到直線的距離,然后列方程可求出實(shí)數(shù)m的值.【詳解】圓,設(shè),則,則,,則,所以圓心到直線的距離是,,得,.故選:A.9.(多選)已知直線:,:,圓C:,下列說法正確的是(
)A.若經(jīng)過圓心C,則B.直線與圓C相離C.若,且它們之間的距離為,則D.若,與圓C相交于M,N,則【答案】AC【分析】將圓心代入直線的方程,求得k,判斷A;求得直線過圓內(nèi)一定點(diǎn),判斷B;利用平行線間的距離公式可判斷C;根據(jù)圓的幾何性質(zhì)可求得,判斷D.【詳解】對(duì)于A,因?yàn)閳A心在直線上,所以,解得,A正確;對(duì)于B,因?yàn)橹本€恒過點(diǎn),且,即點(diǎn)在圓C內(nèi),所以與圓C相交,B錯(cuò)誤;對(duì)于C,因?yàn)?,則,故與之間的距離,所以,C正確;對(duì)于D,時(shí),直線:,即,因?yàn)閳A心到直線的距離,所以,D錯(cuò)誤,故選:AC.10.已知點(diǎn)在圓上,點(diǎn)、,則(
)A.點(diǎn)到直線的距離小于B.點(diǎn)到直線的距離大于C.當(dāng)最小時(shí),D.當(dāng)最大時(shí),【答案】ACD【分析】計(jì)算出圓心到直線的距離,可得出點(diǎn)到直線的距離的取值范圍,可判斷AB選項(xiàng)的正誤;分析可知,當(dāng)最大或最小時(shí),與圓相切,利用勾股定理可判斷CD選項(xiàng)的正誤.【詳解】圓的圓心為,半徑為,直線的方程為,即,圓心到直線的距離為,所以,點(diǎn)到直線的距離的最小值為,最大值為,A選項(xiàng)正確,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;如下圖所示:當(dāng)最大或最小時(shí),與圓相切,連接、,可知,,,由勾股定理可得,CD選項(xiàng)正確.故選:ACD.課后訓(xùn)練1.已知圓的圓心為,其一條直徑的兩個(gè)端點(diǎn)恰好在兩坐標(biāo)軸上,則這個(gè)圓的方程是(
)A. B.C. D.【答案】A【分析】根據(jù)中點(diǎn)坐標(biāo)公式求出直徑兩端點(diǎn)的坐標(biāo),然后求出半徑,再求出圓的方程即可.【詳解】設(shè)直徑的兩個(gè)端點(diǎn)分別,圓心C為點(diǎn)由中點(diǎn)坐標(biāo)公式,得,解得∴半徑,∴圓的方程是即故選:A.2.若圓經(jīng)過點(diǎn),,且圓心在直線:上,則圓的方程為(
)A. B.C. D.【答案】A【分析】求解的中垂線方程,然后求解圓的圓心坐標(biāo),求解圓的半徑,然后得到圓的方程.【詳解】圓經(jīng)過點(diǎn),,可得線段的中點(diǎn)為,又,所以線段的中垂線的方程為,即,由,解得,即,圓的半徑,所以圓的方程為.故選:A.3.若斜率為的直線與軸交于點(diǎn),與圓相切于點(diǎn),則.【答案】【分析】設(shè)直線的方程為,則點(diǎn),利用直線與圓相切求出的值,求出,利用勾股定理可求得.【詳解】設(shè)直線的方程為,則點(diǎn),由于直線與圓相切,且圓心為,半徑為,則,解得或,所以,因?yàn)?,?故答案為:.4.若點(diǎn)在圓C:的外部,則實(shí)數(shù)k的取值范圍是(
)A.B.C.D.【答案】C【分析】由題意可得,解不等式組即可得實(shí)數(shù)k的取值范圍.【詳解】因?yàn)辄c(diǎn)在圓C:的外部,所以,解得.故實(shí)數(shù)k的取值范圍是.故選:C.5.(多選)已知點(diǎn)在圓上,點(diǎn)、,則(
)A.點(diǎn)到直線的距離小于B.點(diǎn)到直線的距離大于C.當(dāng)最小時(shí),D.當(dāng)最大時(shí),【答案】ACD【分析】計(jì)算出圓心到直線的距離,可得出點(diǎn)到直線的距離的取值范圍,可判斷AB選項(xiàng)的正誤;分析可知,當(dāng)最大或最小時(shí),與圓相切,利用勾股定理可判斷CD選項(xiàng)的正誤.【詳解】圓的圓心為,半徑為,直線的方程為,即,圓心到直線的距離為,所以,點(diǎn)到直線的距離的最小值為,最大值為,A選項(xiàng)正確,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;如下圖所示:當(dāng)最大或最小時(shí),與圓相切,連接、,可知,,,由勾股定理可得,CD選項(xiàng)正確.故選:ACD.6.在平面直角坐標(biāo)系中,過直線上一點(diǎn)作圓的兩條切線,切點(diǎn)分別為,則的最大值為(
)A. B. C. D.【答案】A【分析】由題意圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為,如圖,又,所以,又由圓心到直線的距離可求出的最小值,進(jìn)而求解.【詳解】如下圖所示:
由題意圓的標(biāo)準(zhǔn)方程為,,又因?yàn)?,所以,所以,又圓心到直線的距離為,所以,所以不妨設(shè),則,又因?yàn)樵趩握{(diào)遞增,所以當(dāng)且僅當(dāng)即,即當(dāng)且僅當(dāng)直線垂直已知直線時(shí),有最大值.故選:A.7.(多選)已知直線,圓的圓心坐標(biāo)為,則下列說法正確的是(
)A.直線恒過點(diǎn)B.C.直線被圓截得的最短弦長為D.當(dāng)時(shí),圓上存在無數(shù)對(duì)點(diǎn)關(guān)于直線對(duì)稱【答案】ABD【分析】求解直線系結(jié)果的定點(diǎn)判斷A;圓的圓心求解、判斷B;求解直線被圓截的弦長判斷C,利用圓的圓心到直線的距離判斷D.【詳解】直線,恒過點(diǎn),所以A正確;圓的圓心坐標(biāo)為,,,所以B正確;圓的圓心坐標(biāo)為,圓的半徑為2.直線,恒過點(diǎn),圓的圓心到定點(diǎn)的距離為:,直線被圓截得的最短弦長為,所以C不正確;當(dāng)時(shí),直線方程為:,經(jīng)過圓的圓心,所以圓上存在無數(shù)對(duì)點(diǎn)關(guān)于直線對(duì)稱,所以D正確.故選:ABD.8.已知圓:的圓心到直線的距離為,則圓與圓:的公切線共有(
)A.0條 B.1條 C.2條 D.3條【答案】B【分析】先根據(jù)題意求得,從而得到兩圓的圓心和半徑,進(jìn)而求得圓心距等于兩半徑的差,得知兩圓內(nèi)切,即可知道公切線只有1條.【詳解】圓:的圓心為,半徑為a,所以圓心到直線的距離為,解得或.因?yàn)椋?所以圓:的圓心為,半徑為.圓:的標(biāo)準(zhǔn)方程為,圓心坐標(biāo)為,半徑,圓心距,所以兩圓相內(nèi)切.所以兩圓的公切線只有1條.故選:B.9.若直線分別與軸,軸交于,兩點(diǎn),動(dòng)點(diǎn)在圓上,則面積的取值范圍是(
)A. B. C. D.【答案】C【分析】先求得點(diǎn)A、點(diǎn)B的坐標(biāo),進(jìn)而求得,再求出圓上的點(diǎn)P到直線距離的最值,代入三角形面積公式即可求得結(jié)果.【詳解】如圖所示,
因?yàn)橹本€與坐標(biāo)軸的交點(diǎn),,則,圓的圓心C為,半徑為,則圓心到直線的距離為,所以圓上的點(diǎn)P到直線的距離的最小值為,最大距離為,所以面積的最小值為,最大值為,即面積的取值范圍為.故選:C.隨堂檢測1.若的三個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)分別為,,,則外接圓的圓心坐標(biāo)為(
)A. B. C. D.【答案】C【分析】求出線段的中點(diǎn)的坐標(biāo)即得解.【詳解】解:由題得是直角三角形,且.所以的外接圓的圓心就是線段的中點(diǎn),由中點(diǎn)坐標(biāo)公式得.故選:C2.已知曲線的方程,則“”是“曲線是圓”的(
)A.必要不充分條件 B.充分不必要條件C.充要條件 D.既不充分也不必要條件【答案】A【分析】根據(jù)二元二次方程表示圓的條件、必要不充分條件的定義可得答案.【詳解】,即,∴曲線是圓,∴“”是“”的必要不充分條件.故選:A.3.若圓與圓有且僅有3條公切線,則m=(
)A.14 B.28 C.9 D.【答案】A【分析】分別求出兩圓的圓心及半徑,再根據(jù)圓與圓有且僅有3條公切線,可得兩圓外切,則,從而可得答案.【詳解】圓的圓心,半徑,圓的圓心,半徑,因?yàn)閳A與圓有且僅有3條公切線,所以兩圓外切,則,即,解得.故選:A.4.已知圓:,圓:,則與的位置關(guān)系是(
)A.外切 B.內(nèi)切 C.相交 D.外離【答案】C【分析】算出兩圓圓心的距離,然后與兩圓半徑之和、差比較即可.【詳解】圓的圓心為,,圓的圓心為,所以所以圓與的位置關(guān)系是相交.故選:C.5.已知點(diǎn),,,若點(diǎn)是的外接圓上一點(diǎn),則點(diǎn)到直線:的距離的最大值為(
)A. B. C. D.14【答案】C【分析】設(shè)所求圓的方程為,根據(jù)的三個(gè)頂點(diǎn)分別為,,,代入求得方程,再判斷直線與圓的位置關(guān)系,然后轉(zhuǎn)化為點(diǎn)與圓的位置關(guān)系求解.【詳解】解:設(shè)所求圓的方程為,因?yàn)榈娜齻€(gè)頂點(diǎn)分別為,,,則,解得,所以外接圓的一般方程為,其圓心為,半徑為5,因?yàn)橹本€,即,所以點(diǎn)到直線的距離為,所以直線與的外接圓相離,所以點(diǎn)到直線的距離的最大值為.故選:.6.經(jīng)過直線與圓的兩個(gè)交點(diǎn),且面積最小的圓的方程是(
)A. B.C. D.【答案】C【分析】當(dāng)所求圓的直徑就是圓與直線相交的弦時(shí),所求圓的面積最小.然后將結(jié)合圖形求解圓心和半徑即可求解;【詳解】由題可知,當(dāng)所求圓的直徑就是圓與直線相交的弦時(shí),所求圓的面積最?。畧A,即圓,所以圓心坐標(biāo)為,半徑為3,弦心距,弦長為,則所求圓的半徑為2,接下來求解所求圓的圓心位置P:所以,過圓的圓心和直線垂直的直線方程為:,即.最小圓的圓心為與直線的交點(diǎn),解方程組可得,所求面積最小的圓方程為.故選:C.7.過點(diǎn)與圓相切的兩條直線的夾角為,則(
)A.1 B. C. D.【答案】B【分析】方法一:根據(jù)切線的性質(zhì)求切線長,結(jié)合倍角公式運(yùn)算求解;方法二:根據(jù)切線的性質(zhì)求切線長,結(jié)合余弦定理運(yùn)算求解;方法三:根據(jù)切線結(jié)合點(diǎn)到直線的距離公式可得,利用韋達(dá)定理結(jié)合夾角公式運(yùn)算求解.【詳解】方法一:因?yàn)?,即,可得圓心,半徑,過點(diǎn)作圓C的切線,切點(diǎn)為,因?yàn)?,則,可得,則,,即為鈍角,所以;法
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