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专题24.2 圆心角、弧、弦的关系【九大题型】(人教版)(解析版).docx
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九大题型 专题24.2 圆心角、弧、弦的关系【九大题型】人教版解析版 专题 24.2 圆心角 关系 题型 人教版 解析
专题24.2 圆心角、弧、弦的关系【九大题型】 【人教版】 【题型1 圆心角、弧、弦的概念】 1 【题型2 利用圆心角、弧、弦的关系求角度】 4 【题型3 利用圆心角、弧、弦的关系求线段长度】 6 【题型4 利用圆心角、弧、弦的关系求周长】 9 【题型5 利用圆心角、弧、弦的关系求面积】 12 【题型6 利用圆心角、弧、弦的关系求弧的度数】 16 【题型7 利用圆心角、弧、弦的关系比较大小】 19 【题型8 圆心角、弧、弦中的证明问题】 22 【题型9 圆心角、弧、弦中的的倍数关系】 25 【知识点1 弧、弦、角、距的概念】 (1)定理:在同圆和等圆中,相等的圆心角所对的弧相等,所对的弦也相等. (2)推论:在同圆或等圆中,如果两个圆心角、两条弧、两条弦中有一组量相等,那么它们所对应的其余各组量都分别相等. 说明:同一条弦对应两条弧,其中一条是优弧,一条是劣弧,而在本定理和推论中的“弧”是指同为优弧或劣弧. (3)正确理解和使用圆心角、弧、弦三者的关系 三者关系可理解为:在同圆或等圆中,①圆心角相等,②所对的弧相等,③所对的弦相等,三项“知一推二”,一项相等,其余二项皆相等.这源于圆的旋转不变性,即:圆绕其圆心旋转任意角度,所得图形与原图形完全重合. 【题型1 圆心角、弧、弦的概念】 【例1】(2022秋•余姚市期中)下列语句中,正确的有(  ) ①相等的圆心角所对的弧相等; ②等弦对等弧; ③长度相等的两条弧是等弧; ④经过圆心的每一条直线都是圆的对称轴. A.1个 B.2个 C.3个 D.4个 【分析】根据圆心角,弧,弦之间的关系,等弧,轴对称等知识一一判断即可. 【解答】解:①相等的圆心角所对的弧相等,错误,条件是同圆或等圆中. ②等弦对等弧,错误,弦所对的弧有两条,不一定相等. ③长度相等的两条弧是等弧,错误,等弧是完全重合的两条弧. ④经过圆心的每一条直线都是圆的对称轴.正确. 故选:A. 【变式1-1】(2022秋•长沙县期末)如图,四边形ABCD内接于⊙O,∠BAC=∠DAC,则下列正确的是(  ) A.AB=AD B.BC=CD C.AB=AD D.∠BCA=∠DCA 【分析】根据∠BAC=∠DAC,得到BC=CD,根据圆心角、弧、弦的关系得到BC=CD. 【解答】解:∵∠BAC=∠DAC, ∴BC=CD, ∴BC=CD, 故选:B. 【变式1-2】(2022秋•凯里市校级期中)如图,在⊙O中,AB=CD,则下列结论中:①AB=CD;②AC=BD;③∠AOC=∠BOD;④AC=BD,正确的是  ①②③④ (填序号). 【分析】利用同圆或等圆中弧,弦以及所对的圆心角之间的关系逐项分析即可. 【解答】解:在⊙O中,AB=CD, ∴AB=CD,故①正确; ∵BC为公共弧, ∴AC=BD故④正确; ∴AC=BD,故②正确; ∴∠AOC=∠BOD,故③正确. 故答案为:①②③④. 【变式1-3】(2022秋•武汉期末)如图,⊙O中,弦AB⊥CD,垂足为E,F为CBD的中点,连接AF、BF、AC,AF交CD于M,过F作FH⊥AC,垂足为G,以下结论:①CF=DF;②HC=BF:③MF=FC:④DF+AH=BF+AF,其中成立的个数是(  ) A.1个 B.2个 C.3个 D.4个 【分析】根据弧,弦,圆心角之间的关系,圆周角定理以及三角形内角和定理一一判断即可. 【解答】解:∵F为CBD的中点, ∴CF=DF,故①正确, ∴∠FCM=∠FAC, ∵∠ACF=∠ACM+∠MCF,∠AME=∠FMC=∠ACM+∠FAC, ∴∠AME=∠FMC=∠FCG>∠FCM, ∴FC>FM,故③错误, ∵AB⊥CD,FH⊥AC, ∴∠AEM=∠CGF=90°, ∴∠CFH+∠FCG=90°,∠BAF+∠AME=90°, ∴∠CFH=∠BAF, ∴CH=BF, ∴HC=BF,故②正确, ∵∠AGF=90°, ∴∠CAF+∠AFH=90°, ∴AH的度数+CF的度数=180°, ∴CH的度数+AF的度数=180°, ∴AH+CF=AH+DF=CH+AF=AF+BF,故④正确, 故选:C. 【题型2 利用圆心角、弧、弦的关系求角度】 【例2】(2022•资中县一模)如图,AB,CD是⊙O的直径,AE=BD,若∠AOE=32°,则∠COE的度数是(  ) A.32° B.60° C.68° D.64° 【分析】根据圆心角、弧、弦的关系,由AE=BD得到∠BOD=∠AOE=32°,然后利用对顶角相等得∠BOD=∠AOC=32°,易得∠COE=64°. 【解答】解:∵AE=BD, ∴∠BOD=∠AOE=32°, ∵∠BOD=∠AOC, ∴∠AOC=32° ∴∠COE=32°+32°=64°. 故选:D. 【变式2-1】(2022•灌阳县一模)如图,在⊙O中,AB=CD,∠1=45°,则∠2=(  ) A.60° B.30° C.45° D.40° 【分析】根据在同圆或等圆中,相等的弧所对的圆心角相等即可得到结论. 【解答】解:∵AB=CD, ∴∠2=∠1=45°, 故选:C. 【变式2-2】(2022秋•天河区期末)如图,在⊙O中,AC=BD,若∠AOC=120°,则∠BOD= 120° . 【分析】证明AC=BD可得结论. 【解答】解:∵AC=BD, ∴AC=BD, ∴∠BOD=∠AOC=120°, 故答案为:120°. 【变式2-3】(2022秋•亭湖区期末)如图,AB是⊙O的直径,BC=CD=DE,∠COD=34°,则∠AEO的度数是 51° . 【分析】由BC=CD=DE,可求得∠BOC=∠EOD=∠COD=34°,继而可求得∠AOE的度数;然后再根据等腰三角形的性质和三角形内角和定理来求∠AEO的度数. 【解答】解:如图,∵BC=CD=DE,∠COD=34°, ∴∠BOC=∠EOD=∠COD=34°, ∴∠AOE=180°﹣∠EOD﹣∠COD﹣∠BOC=78°. 又∵OA=OE, ∴∠AEO=∠OAE, ∴∠AEO=12×(180°﹣78°)=51°. 故答案为:51°. 【题型3 利用圆心角、弧、弦的关系求线段长度】 【例3】(2022春•永嘉县校级期末)如图,半径为R的⊙O的弦AC=BD.且AC⊥BD于E,连接AB,AD,若AD=22,则半径R的长为(  ) A.1 B.2 C.2 D.22 【分析】连接OA,OD,由弦AC=BD,可得AC=BD,继而可得BC=AD,然后由圆周角定理,证得∠ABD=∠BAC,即可判定AE=BE,由AE=BE,AC⊥BD,可求得∠ABD=45°,继而可得△AOD是等腰直角三角形,则可求得AD=2R,由此即可解决问题. 【解答】解:连接OA,OD, ∵弦AC=BD, ∴AC=BD, ∴BC=AD, ∴∠ABD=∠BAC, ∴AE=BE, ∵AC⊥BD,AE=BE, ∴∠ABE=∠BAE=45°, ∴∠AOD=2∠ABE=90°, ∵OA=OD, ∴AD=2R, ∵AD=22, ∴R=2, 故选:C. 【变式3-1】(2022•桂平市二模)如图,在Rt△ACB中∠ACB=60°,以直角边AB为直径的⊙O交线段AC于点E,点M是弧AE的中点,OM交AC于点D,⊙O的半径是6,则MD的长度为(  ) A.32 B.32 C.3 D.23 【分析】根据三角形内角和定理求出∠A=30°,根据垂径定理求出OD⊥AE,根据含30°角的直角三角形的性质求出OD,再求出MD即可. 【解答】解:∵∠ABC=90°,∠ACB=60°, ∴∠A=30°, ∵M为弧AE的中点,OM过圆心O, ∴OM⊥AD, ∴∠ADO=90°, ∴OD=12OA=12×6=3, ∴MD=OM﹣OD=6﹣3=3, 故选:C. 【变式3-2】(2022•渝中区校级模拟)如图,AB是⊙O的直径,点D是弧AC的中点,过点D作DE⊥AB于点E,延长DE交⊙O于点F,若AE=2,⊙O的直径为10,则AC长为(  ) A.5 B.6 C.7 D.8 【分析】根据垂径定理求出DE=EF,AD=AF,求出ADC=DAF,求出AC=DF,求出EF的长,再求出DF长,即可求出答案. 【解答】解:连接OF,如图: ∵DE⊥AB,AB过圆心O, ∴DE=EF,AD=AF, ∵D为弧AC的中点, ∴AD=DC, ∴ADC=DAF, ∴AC=DF, ∵⊙O的直径为10, ∴OF=OA=5, ∵AE=2, ∴OE=OA﹣AE=5﹣2=3, 在Rt△OEF中,由勾股定理得:EF=OF2−OE2=52−33=4, ∴DE=EF=4, ∴AC=DF=DE+EF=4+4=8, 故选:D. 【变式3-3】(2022秋•曾都区期中)如图,在⊙O中,AC=12AB,直径BC=25,BD=CD,则AD= 32 . 【分析】如图,连接DB,DC,过点D作DE⊥AB于点E,DF⊥AC交AC的延长线于点F.证明四边形DEAF是正方形,可得AD=2AF,想办法求出AF,可得结论. 【解答】解:如图,连接DB,DC,过点D作DE⊥AB于点E,DF⊥AC交AC的延长线于点F. ∵BC是直径, ∴∠BAC=90°, ∵BC=25,AB=2AC, ∴AC=2,AB=4, ∵∠DEA=∠EAF=∠DFA=90°, ∴四边形DEAF是矩形, ∵AD平分∠BAC, ∴DE=DF, ∴四边形DEAF是正方形, ∴AD=2AF, ∵∠DAB=∠DAC, ∴BD=CD, ∴BD=CD, ∵∠DEB=∠F=90°,DB=DC,DE=DF, ∴Rt△DEB≌Rt△DFC(HL), ∴BE=CF, ∴AB+AC=AE+BE=AF﹣CF=2AF=6, ∴AF=3, ∴AD=2AF=32, 故答案为:32. 【题型4 利用圆心角、弧、弦的关系求周长】 【例4】(2022秋•龙口市期末)如图,已知⊙O的半径等于1cm,AB是直径,C,D是⊙O上的两点,且AD=DC=CB,则四边形ABCD的周长等于(  ) A.4cm B.5cm C.6cm D.7cm 【分析】如图,连接OD、OC.根据圆心角、弧、弦间的关系证得△AOD、△OCD、△COB是等边三角形,然后由等边三角形的性质求得线段AD、DC、CB与已知线段OA间的数量关系. 【解答】解:如图,连接OD、OC. ∵AD=DC=CB(已知), ∴∠AOD=∠DOC=∠COB(在同圆中,等弧所对的圆心角相等); ∵AB是直径, ∴∠AOD+∠DOC+∠COB=180°, ∴∠AOD=∠DOC=∠COB=60°; ∵OA=OD(⊙O的半径), ∴△AOD是等边三角形, ∴AD=OD=OA; 同理,得 OC=OD=CD,OC=OB=BC, ∴AD=CD=BC=OA, ∴四边形ABCD的周长为:AD+CD+BC+AB=5OA=5×1cm=5cm; 故选:B. 【变式4-1】(2022秋•海口期末)如图,A、B是半径为3的⊙O上的两点,若∠AOB=120°,C是AB的中点,则四边形AOBC的周长等于 12 . 【分析】通过等弧所对的圆心角相等和∠AOB=120°,得到△AOC和△BOC都是等边三角形,再求出四边形AOBC的周长. 【解答】解:∵C是AB的中点 ∴∠AOC=∠BOC,而∠AOB=120° ∴∠AOC=∠BOC=60° ∴△AOC和△BOC都是等边三角形 ∴OA=OB=CA=CB=3 所以四边形AOBC的周长等于12. 故填12. 【变式4-2】(2022秋•西林县期末)如图,在⊙O中,∠AOB=60°,弦AB=3cm,那么△AOB的周长为  9cm . 【分析】由OA=OB,得△OAB为等边三角形进行解答. 【解答】解:∵OA=OB,∠AOB=60°, ∴△OAB为等边三角形, ∴OA=OB=AB ∵AB=3cm, ∴△AOB的周长为3+3+3=9(cm). 故答案为:9cm. 【变式4-3】(2022•江北区校级开学)如图,⊙O的弦AC=BD,且AC⊥BD于E,连接AD,若AD=36,则⊙O的周长为  63π . 【分析】接AB,AO,DO,根据⊙O的弦AC=BD求出BC=AD,根据圆周角定理求出∠BAC=∠ABD,求出∠ABD=∠BAC=12(180°﹣∠AEB)=45°,根据圆周角定理求出∠AOD=2∠ABD=90°,解直角三角形求出AO,再求出答案即可. 【解答】解:连接AB,AO,DO, ∵⊙O的弦AC=BD, ∴ABC=BAD, ∴BC=AD, ∴∠BAC=∠ABD, ∵AC⊥BD, ∴∠AEB=90°, ∴∠ABD=∠BAC=12(180°﹣∠AEB)=45°, ∴∠AOD=2∠ABD=90°, 即△AOD是等腰直角三角形, ∵AD=36,AO2+OD2=AD2, ∴AO=33, ∴⊙O的周长是2×π×33=63π, 故答案为63π. 【题型5 利用圆心角、弧、弦的关系求面积】 【例5】(2022•海丰县模拟)如图,A,B是⊙O上的点,∠AOB=120°,C是AB的中点,若⊙O的半径为5,则四边形ACBO的面积为(  ) A.25 B.253 C.2534 D.2532 【分析】根据在同圆或等圆中,相等的弧所对的圆心角相等得到∠AOC=∠BOC=60°,易得△OAC和△OBC都是等边三角形,即可解决问题. 【解答】解:连OC,如图, ∵C是AB的中点,∠AOB=120°, ∴∠AOC=∠BOC=60°, 又∵OA=OC=OB, ∴△OAC和△OBC都是等边三角形, ∴S四边形AOBC=2×12×52×32=2523. 故选:D. 【变式5-1】(2022•嘉兴二模)如图所示,在10×10的正方形网格中有一半径为5的圆,一条折线将它分成甲、乙两部分.S甲表示甲的面积,则S甲= 25π2 . 【分析】由题意得到AB=CD=6,AD=BC=8,求得S弓形AD=S弓形BC,S弓形AB=S弓形CD,根据三角形的面积公式得到S△ABE+S△DEF=S△BEF+S△CDF,于是得到结论. 【解答】解:如图,AB=CD=6,AD=BC=8, ∴S弓形AD=S弓形BC,S弓形AB=S弓形CD, ∵S△ABE+S△DEF=S△BEF+S△CDF, ∴S甲=S乙=12S圆=25π2, 故答案为:25π2. 【变式5-2】(2022秋•朝阳区校级期末)如图,在⊙O中,AC=CB,CD⊥OA于点D,CE⊥OB于点E. (1)求证:CD=CE; (2)若∠AOB=120°,OA=2,求四边形DOEC的面积. 【分析】(1)连接OC,根据圆心角、弧、弦的关系定理得到∠AOC=∠BOC,根据角平分线的性质定理证明结论; (2)根据直角三角形的性质求出OD,根据勾股定理求出CD,根据三角形的面积公式计算,得到答案. 【解答】(1)证明:连接OC, ∵AC=BC, ∴∠AOC=∠BOC,又CD⊥OA,CE⊥OB, ∴CD=CE; (2)解:∵∠AOB=120°, ∴∠AOC=∠BOC=60°, ∵∠CDO=90°, ∴∠OCD=30°, ∴OD=12OC=1, ∴CD=OC2−OD2=22−12=3, ∴△OCD的面积=12×OD×CD=32, 同理可得,△OCE的面积=12×OE×CE=32, ∴四边形DOEC的面积=32+32=3. 【变式5-3】(2022•浙江自主招生)如图,在半径为1的⊙O上任取一点A,连续以1为半径在⊙O上截取AB=BC=CD,分别以A、D为圆心A到C的距离为半径画弧,两弧交于E,以A为圆心O到E的距离为半径画弧,交⊙O于F.则△ACF面积是(  ) A.2 B.3 C.3+224 D.3+34 【分析】连OA,OB,AD,DF,过A作AG⊥CF于G点,由AB=OA=OB=1,得到∠AOB=60°,弧AB的度数=60°,而AB=BC=CD,得弧ABD的度数=3×60°=180°,所以AD为⊙O的直径,∠CFA=60°;再由AN=AF=OE,则AD平分NF,EF过O点,弧FD=弧FA,得到△FAD为等腰直角三角形,可得FA=22AD=2,在Rt△AGF中,GF=12AF=22,AG=3GF=62,在Rt△AGC中,CG=AG=62,最后利用三角形的面积公式即可求出△ACF面积. 【解答】解:连OA,OB,AD,DF,过A作AG⊥CF于G点,连OE交⊙O于N,连AN,如图, ∵AB=OA=OB=1, ∴△OAB为等边三角形, ∴∠AOB=60°, ∴弧AB的度数=60°, 又∵AB=BC=CD, ∴弧AB=弧BC=弧CD, ∴弧ABD的度数=3×60°=180°, ∴AD为⊙O的直径,∠CFA=60°, ∵AN=AF=OE=2,∴AD平分NF,∴EF过O点, ∴弧FD=弧FA, ∴△FAD为等腰直角三角形, ∴∠FCA=∠FDA=45°,FA=22AD=2, 在Rt△AGF中,GF=12AF=22,AG=3GF=62, 在Rt△AGC中,CG=AG=62, ∴S△ACF=12CF•AG=12×(22+62)×62=3+34. 故选:D. 【题型6 利用圆心角、弧、弦的关系求弧的度数】 【例6】(2022•下城区校级四模)如图,等腰△ABC的顶角∠CAB为50°,以腰AB为直径作半圆,交BC于点D,交AC于点E,则DE的度数为(  ) A.50° B.25° C.80° D.65° 【分析】连接AD,取AB的中点O,连接OE,OD.利用等腰三角形的性质以及圆周角定理求出∠DOE=50°,可得结论. 【解答】解:连接AD,取AB的中点O,连接OE,OD. ∵AB是直径, ∴∠ADB=90°, ∴AD⊥CB, ∵AB=AC, ∴∠BAD=∠DAC=12∠BAC=25°, ∴∠DOE=2∠DAC=50°, ∴DE的度数为50°, 故选:A. 【变式6-1】(2022秋•亭湖区校级月考)如图,在Rt△ABC中,∠C=90°,∠A=28°,以点C为圆心,BC为半径的圆分别交AB、AC于点D、点E,则弧BD的度数为(  ) A.28° B.64° C.56° D.124° 【分析】先利用互余计算出∠B=64°,再利用半径相等和等腰三角形的性质得到∠CDB=∠B=64°,则根据三角形内角和定理可计算出∠BCD,然后根据圆心角的度数等于它所对弧的度数求解. 【解答】解:∵∠C=90°,∠A=28°, ∴∠B=62°, ∵CB=CD, ∴∠CDB=∠B=62°, ∴∠BCD=180°﹣62°﹣62°=56°, ∴BD的度数为56°. 故选:C. 【变式6-2】(2022•新昌县模拟)如图在给定的圆上依次取点A,B,C,D,连接AB,CD,AC=BD,设AC,BD相交于点E,弧AD=100°,AB=ED,则弧AB的度数为 50° . 【分析】连接BC,如图,由弧AD=100°得到∠ACD=50°,再证明AB=CD得到AB=CD,∠ACB=∠DBC,则CD=ED,所以∠DEC=∠DCE=50°,然后计算出∠ECB的度数,从而得到弧AB的度数. 【解答】解:连接BC,如图, ∵弧AD=100°, ∴∠ACD=50°, ∵AC=BD, ∴AC=BD, 即AB+AD=AD+CD, ∴AB=CD, ∴AB=CD,∠ACB=∠DBC, ∵AB=ED, ∴CD=ED, ∴∠DEC=∠DCE=50°, ∵∠DEC=∠EBC+∠ECB=2∠ECB, ∴∠ECB=12∠DEC=25°, ∴弧AB的度数为50°. 故答案为:50°. 【变式6-3】(2022•浙江)把一张圆形纸片按如图所示方式折叠两次后展开,图中的虚线表示折痕,则BC的度数是(  ) A.120° B.135° C.150° D.165° 【分析】直接利用翻折变换的性质得出∠BOD=30°,再利用弧度与圆心角的关系得出答案. 【解答】解:如图所示:连接BO,过点O作OE⊥AB于点E, 由题意可得:EO=12BO,AB∥DC, 可得∠EBO=30°, 故∠BOD=30°, 则∠BOC=150°, 故BC的度数是150°. 故选:C. 【题型7 利用圆心角、弧、弦的关系比较大小】 【例7】(2022秋•顺义区期末)如图,在⊙O中,如果AB=2AC,则下列关于弦AB与弦AC之间关系正确的是(  ) A.AB=AC B.AB=2AC C.AB>2AC D.AB<2AC 【分析】取弧AB的中点D,连接AD,BD,则AB=2AD=2BD,由已知条件AB=2AC,得出AD=BD=AC,根据圆心角、弧、弦关系定理的推论得到AD=BD=AC,又在△ABD中,根据三角形三边关系定理得出AD+BD>AB,即可得到AB<2AC. 【解答】解:如图,取弧AB的中点D,连接AD,BD,则AB=2AD=2BD, ∵AB=2AC, ∴AD=BD=AC, ∴AD=BD=AC. 在△ABD中,AD+BD>AB, ∴AC+AC>AB,即AB<2AC. 故选:D. 【变式7-1】(2022秋•西林县期末)如图,AB是⊙O的直径,CD的是⊙O中非直径的任意一条弦,试比较AB与CD的大小,并说明理由. 【分析】连接OC,OD,再根据三角形的三边关系即可得出结论. 【解答】解:连接OC,OD, ∵AB=OA+OB=OC+OD,OC+OD>CD, ∴AB>CD. 【变式7-2】(2022秋•余姚市月考)如图,在三个等圆上各有一条劣弧:弧AB、弧CD、弧EF,如果AB+CD=EF,那么AB+CD与EF的大小关系是(  ) A.AB+CD=EF B.AB+CD<EF C.AB+CD>EF D.大小关系不确定 【分析】在弧EF上取一点M使弧EM=弧CD,推出弧FM=弧AB,根据圆心角、弧、弦的关系得到AB=FM,CD=EM,根据三角形的三边关系定理求出FM+EM>FE即可. 【解答】解:如图,在弧EF上取一点M使弧EM=弧CD, 则弧FM=弧AB, ∴AB=FM,CD=EM, 在△MEF中,FM+EM>EF, ∴AB+CD>EF. 故选:C. 【变式7-3】(2022天河区一模)如图,AB为半圆的直径,点C、D在半圆上. (1)若BC=3AD,CD=2AD,求∠DAB和∠ABC的大小; (2)若点C、D在半圆上运动,并保持弧CD的长度不变,(点C、D不与点A、B重合).试比较∠DAB和∠ABC的大小. 【分析】(1)根据弧和圆心角之间的关系可以得到圆周角的大小; (2)利用相等的弧所对的圆周角相等可以判断圆周角的大小关系. 【解答】解:(1)∵BC=3AD,CD=2AD ∴∠BOC=3∠AOD,∠COD=2∠AOD ∵∠BOC+∠COD+∠AOD=180° ∴∠AOD=30°,∠BOC=90°,∠COD=60° ∴∠DAB=12∠BOD=12(∠BOC+∠COD)=75° ∠ABC=12∠AOC=12(∠AOD+∠COD)=45° (2)①若AD<CB,则∠DAB>∠ABC; ②若AD=CB,则∠DAB=∠ABC; ③若AD>CB,则∠DAB<∠ABC 【题型8 圆心角、弧、弦中的证明问题】 【例8】(2022秋•自贡期末)如图,AB为⊙O的直径,

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