2020版高考理科数学(人教版)一轮复习讲义:第四章 第四节 函数y=Asin(ωx+φ)的图象及三角函数模型的简单应用 Word版含答案.pdf

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1、第四节第四节函数函数 yAsin(x)的图象及三角函数模型的简单应用的图象及三角函数模型的简单应用 1函数函数 yAsin(x)的有关概念的有关概念 振幅振幅周期周期频率频率相位相位初相初相 yAsin(x) (A0,0)AT2 f 1 T 2 x 2.用五点法画函数用五点法画函数 yAsin(x)一个周期内的简图一个周期内的简图 用五点法画函数用五点法画函数 yAsin(x)(A0,0)一个周期内的简图时,要找五个关键点, 如下表所示: 一个周期内的简图时,要找五个关键点, 如下表所示: x0 2 3 2 2 x 2 3 2 2 yAsin(x)0A0A0 五点法作图的步骤五点法作图的步骤

2、用“五点法”作函数用“五点法”作函数 yAsin(x)的简图,精髄是通过变量代换,设的简图,精髄是通过变量代换,设 zx,由,由 z 取取 0, , ,2 来求出相应的来求出相应的 x,通过列表,计算得出五点坐标,描点后得出图象,其中,通过列表,计算得出五点坐标,描点后得出图象,其中 2 3 2 相邻两点的横向距离均为相邻两点的横向距离均为 . T 4 3由函数由函数 ysin x 的图象通过变换得到的图象通过变换得到 yAsin(x)(A0,0)的图象的两种方法的图象的两种方法 两种变换的联系与区别两种变换的联系与区别 联系:两种变换方法都是针对联系:两种变换方法都是针对 x 而言的,即而言

3、的,即 x 本身加减多少,而不是本身加减多少,而不是 x 加减多少加减多少 区别:先平移变换区别:先平移变换(左右平移左右平移)再周期变换再周期变换(伸缩变换伸缩变换),平移的量是,平移的量是|个单位,而先周期变 换 个单位,而先周期变 换(伸缩变换伸缩变换)再平移变换再平移变换(左右平移左右平移),平移的量是个单位,平移的量是个单位 | | 小题查验基础小题查验基础 一、判断题一、判断题(对的打“” ,错的打“”对的打“” ,错的打“”) (1)利用图象变换作图时 “先平移, 后伸缩” 与 “先伸缩, 后平移” 中平移的长度一致利用图象变换作图时 “先平移, 后伸缩” 与 “先伸缩, 后平移

4、” 中平移的长度一致 ( ) (2)把函数把函数 ysin x 的图象上各点纵坐标不变,横坐标缩短为原来的 ,所得图象对应的函的图象上各点纵坐标不变,横坐标缩短为原来的 ,所得图象对应的函 1 2 数解析式为数解析式为 ysin x.( ) 1 2 (3)函数函数 yAcos(x)的最小正周期为的最小正周期为 T,那么函数图象的两个相邻对称中心之间的距 离为 ,那么函数图象的两个相邻对称中心之间的距 离为 .( ) T 2 (4)由图象求函数解析式时,振幅由图象求函数解析式时,振幅 A 的大小是由一个周期内图象中最高点的值与最低点的 值确定的 的大小是由一个周期内图象中最高点的值与最低点的 值

5、确定的( ) 答案:答案:(1) (2) (3) (4) 二、选填题二、选填题 1函数函数 y2sin的振幅、频率和初相分别为的振幅、频率和初相分别为( ) ( ( 2x 4) ) A2, , B2, , , 1 4 1 2 4 C2, D2, , , 1 8 1 2 8 解析:选解析:选 A 由振幅、频率和初相的定义可知,函数 由振幅、频率和初相的定义可知,函数 y2sin的振幅为的振幅为 2,频率为,频率为 ( ( 2x 4) ) ,初相为,初相为 . 1 4 2为了得到函数为了得到函数 y2sin的图象,可以将函数的图象,可以将函数 y2sin 2x 的图象的图象( ) ( ( 2x 3

6、) ) A向右平移 个单位长度 向右平移 个单位长度 B向右平移 个单位长度向右平移 个单位长度 6 3 C向左平移 个单位长度向左平移 个单位长度 D向左平移 个单位长度向左平移 个单位长度 6 3 解析:选解析:选 A 函数 函数 y2sin2sin,可由函数,可由函数 y2sin 2x 的图象向右平移的图象向右平移 ( ( 2x 3) ) 2 ( ( x 6) ) 6 个单位长度得到个单位长度得到 3用五点法作函数用五点法作函数 ysin在一个周期内的图象时,主要确定的五个点是在一个周期内的图象时,主要确定的五个点是_、 ( ( x 6) ) _、_、_、_. 答案: 答案: ( ( 6

7、, ,0) ) ( ( 2 3 , ,1 ) ) ( ( 7 6 , ,0 ) ) ( ( 5 3 , ,1 ) ) ( ( 13 6 , ,0 ) ) 4.函数函数 yAsin(x)(A, 为常数,为常数,A0,0)在闭区间,0上的图象如图所在闭区间,0上的图象如图所 示,则示,则 _. 答案:答案:3 5将函数将函数 y2sin的图象向右平移 个周期后,所得图象对应的函数解析式为的图象向右平移 个周期后,所得图象对应的函数解析式为 ( ( 2x 6) ) 1 4 _ 解析:函数解析:函数 y2sin的最小正周期为的最小正周期为 ,将函数,将函数 y2sin的图象向右平移的图象向右平移 (

8、( 2x 6) ) ( ( 2x 6) ) 1 4 个周期即 个单位长度,所得函数为个周期即 个单位长度,所得函数为 y2sin2sin. 4 2 ( ( x 4) ) 6 ( ( 2x 3) ) 答案:答案:y2sin ( ( 2x 3) ) 考考点点一一 函函数数yAsin x 的的图图象象及及变变换换师师生生共共研研过过关关 典例精析典例精析 某同学用“五点法”画函数某同学用“五点法”画函数 f(x)Asin(x)在某一个周期内的图象时,在某一个周期内的图象时, ( ( 0, ,| 2) ) 列表并填入了部分数据,如下表:列表并填入了部分数据,如下表: x0 2 3 2 2 x 3 5

9、6 f(x)Asin(x)0550 (1)请将上表数据补充完整,并直接写出函数请将上表数据补充完整,并直接写出函数 f(x)的解析式;的解析式; (2)将函数将函数 yf(x)图象上所有点向左平行移动图象上所有点向左平行移动 (0)个单位长度,得到函数个单位长度,得到函数 yg(x)的图 象若函数 的图 象若函数 yg(x)图象的一个对称中心为,求图象的一个对称中心为,求 的最小值;的最小值; ( ( 5 12, ,0) ) (3)作出函数作出函数 f(x)在长度为一个周期的闭区间上的图象在长度为一个周期的闭区间上的图象 解 解 (1)根据表中已知数据,解得根据表中已知数据,解得 A5,2,

10、,数据补全如下表: ,数据补全如下表: 6 x0 2 3 2 2 x 12 3 7 12 5 6 13 12 f(x)Asin(x)05050 且函数且函数 f(x)的解析式为的解析式为 f(x)5sin. ( ( 2x 6) ) (2)由由(1)知知 f(x)5sin, ( ( 2x 6) ) 则则 g(x)5sin. ( ( 2x2 6) ) 因为函数因为函数 ysin x 图象的对称中心为图象的对称中心为(k,0),kZ, 令令 2x2 k,kZ, 6 解得解得 x,kZ. k 2 12 由于函数由于函数 yg(x)的图象关于点成中心对称,的图象关于点成中心对称, ( ( 5 12, ,

11、0) ) 所以令所以令,kZ, k 2 12 5 12 解得解得 , ,kZ. k 2 3 由由 0 可知,当可知,当 k1 时,时, 取得最小值取得最小值 . 6 (3)由数据作出函数由数据作出函数 f(x)在区间上的图象如图所示,在区间上的图象如图所示, 12, , 13 12 解题技法解题技法 函数函数 yAsin(x)(A0,0)的图象变换的的注意点的图象变换的的注意点 常规法主要有两种:先平移后伸缩;先伸缩后平移值得注意的是,对于三角函数图象 的平移变换问题,其平移变换规则是“左加、右减” ,并且在变换过程中只变换自变量 常规法主要有两种:先平移后伸缩;先伸缩后平移值得注意的是,对于

12、三角函数图象 的平移变换问题,其平移变换规则是“左加、右减” ,并且在变换过程中只变换自变量 x,如 果 ,如 果 x 的系数不是的系数不是 1,那么需把,那么需把 x 的系数提取后再确定平移的单位和方向的系数提取后再确定平移的单位和方向 过关训练过关训练 1 (2017全国卷全国卷)已知曲线已知曲线 C1: ycos x, C2: ysin, 则下面结论正确的是, 则下面结论正确的是( ) ( ( 2x2 3 ) ) A把把 C1上各点的横坐标伸长到原来的上各点的横坐标伸长到原来的 2 倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移 个倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移 个 6 单位长度,得到曲

13、线单位长度,得到曲线 C2 B把把 C1上各点的横坐标伸长到原来的上各点的横坐标伸长到原来的 2 倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移 12 个单位长度,得到曲线个单位长度,得到曲线 C2 C把把 C1上各点的横坐标缩短到原来的 倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移 个上各点的横坐标缩短到原来的 倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移 个 1 2 6 单位长度,得到曲线单位长度,得到曲线 C2 D把把 C1上各点的横坐标缩短到原来的 倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移个上各点的横坐标缩短到原来的 倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移个 1 2 1

14、2 单位长度,得到曲线单位长度,得到曲线 C2 解析:选解析:选 D 易知 易知 C1:ycos xsin,把曲线,把曲线 C1上的各点的横坐标缩短到原来的上的各点的横坐标缩短到原来的 ( ( x 2) ) 1 2 倍, 纵坐标不变, 得到函数倍, 纵坐标不变, 得到函数 ysin的图象, 再把所得函数的图象向左平移个单位长度,的图象, 再把所得函数的图象向左平移个单位长度, ( ( 2x 2) ) 12 可得函数可得函数 ysinsin的图象,即曲线的图象,即曲线 C2.故选故选 D. 2 ( ( x 12) ) 2 ( ( 2x2 3 ) ) 2 若 若 0, 函数, 函数 ycos的图象

15、向右平移 个单位长度后与函数的图象向右平移 个单位长度后与函数 ysin x 的图象的图象 ( ( x 3) ) 3 重合,则重合,则 的最小值为的最小值为_ 解析 : 将函数解析 : 将函数 ycos的图象向右平移 个单位长度, 得到函数的图象向右平移 个单位长度, 得到函数 ycos ( ( x 3) ) 3 ( ( x 3 3) ) 的图象因为所得函数图象与函数的图象因为所得函数图象与函数 ysin x 的图象重合,所以 的图象重合,所以 2k(kZ), 3 3 3 2 解得解得 6k(kZ),因为,因为 0,所以当,所以当 k1 时,时, 取得最小值取得最小值 . 7 2 5 2 答案

16、:答案:5 2 考考点点二二 由由图图象象求求函函数数yAsin x 的的解解析析式 式师 师生生共共研 研过 过关关 典例精析典例精析 例 1 已知函数例 1 已知函数 f(x)Asin(x)(A0,0,0),其部分图象如图所示,则函 数 ,其部分图象如图所示,则函 数 f(x)的解析式为的解析式为( ) Af(x)2sin ( ( 1 2x 4) ) Bf(x)2sin ( ( 1 2x 3 4 ) ) Cf(x)2sin ( ( 1 4x 3 4 ) ) Df(x)2sin ( ( 2x 4) ) 解析 由题图可知,函数图象上两个相邻的最值点分别为最高点,最低点解析 由题图可知,函数图象

17、上两个相邻的最值点分别为最高点,最低点 ( ( 2, ,2) ) , ( ( 3 2 , ,2 ) ) 所以函数的最大值为所以函数的最大值为 2,即,即 A2. 由图象可得直线由图象可得直线 x , ,x为相邻的两条对称轴,为相邻的两条对称轴, 2 3 2 所以函数的最小正周期所以函数的最小正周期 T24, 3 2 ( ( 2) ) 故故4,解得,解得 . 2 1 2 所以所以 f(x)2sin. ( ( 1 2x ) ) 把点代入可得把点代入可得 2sin2, ( ( 2, ,2) ) 1 2 ( ( 2) ) 即即 sin1,所以,所以 2k (kZ), ( ( 4) ) 4 2 解得解得

18、 2k(kZ) 3 4 又又 0,所以,所以 . 3 4 所以所以 f(x)2sin. ( ( 1 2x 3 4 ) ) 答案 答案 B 例2 如果存在正整数例2 如果存在正整数和实数和实数使得函数使得函数f(x)sin2(x)的图象如图所示的图象如图所示(图象经过 点 图象经过 点(1,0),那么,那么 的值为的值为_ 解析 因为解析 因为 f(x)sin2(x) cos2(2(xx), 所以函数), 所以函数 f(x)的最小正周期的最小正周期 T 1 2 1 2 2 2 ,由题图知 ,由题图知 1,且,且1,即 ,即 T2,所以 ,所以 ,又因为,又因为 为正整数,所以为正整数,所以 的值

19、的值 T 2 3T 4 4 3 2 3 4 为为 2. 答案 答案 2 解题技法解题技法 确定函数确定函数 yAsin(x)B(A0,0)的解析式的步骤的解析式的步骤 (1)求求 A,B,确定函数的最大值,确定函数的最大值 M 和最小值和最小值 m,则,则 A,B. M m 2 M m 2 (2)求求 ,确定函数的周期,确定函数的周期 T,则,则 . 2 T (3)求求 ,常用方法有,常用方法有 代入法:把图象上的一个已知点代入代入法:把图象上的一个已知点代入(此时要注意该点在上升区间上还是在下降区间上此时要注意该点在上升区间上还是在下降区间上) 或把图象的最高点或最低点代入或把图象的最高点或

20、最低点代入 五点法:确定五点法:确定 值时,往往以寻找“五点法”中的特殊点作为突破口值时,往往以寻找“五点法”中的特殊点作为突破口 过关训练过关训练 1.函数函数 f(x)Asin(x)的部分图象如图所示,则的部分图象如图所示,则 f的值为的值为 ( ( A0, ,0, ,| 2) ) ( ( 11 24 ) ) ( ) A B 6 2 3 2 C D1 2 2 解析 : 选解析 : 选 D 由图象可得 由图象可得 A,最小正周期,最小正周期 T4,则,则 2.又又 f2 ( ( 7 12 3) ) 2 T ( ( 7 12) ) sin,| ,得 ,得 ,则 ,则 f(x)sin,fsins

21、in2 ( ( 7 6 ) ) 2 2 3 2 ( ( 2x 3) ) ( ( 11 24 ) ) 2 ( ( 11 12 3) ) 2 1,故选,故选 D. 5 4 2 (2018咸阳三模咸阳三模)已知函数已知函数 f(x)Asin(x)(A0, 0, |)的部分图象如图所示, 则 的部分图象如图所示, 则 f(x)的解析式为的解析式为( ) Af(x)2sin3 ( ( x 8 4) ) Bf(x)2sin3 ( ( x 8 3 4 ) ) Cf(x)2sin3 ( ( x 8 4) ) Df(x)2sin3 ( ( x 8 3 4 ) ) 解析:选解析:选 D 由图象可得, 由图象可得,

22、A2,3 T26(2)6(2)16, 所以所以 . 2 T 2 16 8 所以所以 f(x)2sin.3 ( ( 8x ) ) 由函数的对称性得由函数的对称性得 f(2)2,3 即即 f(2)2sin2,3 ( ( 8 2 ) ) 3 即即 sin1, ( ( 4 ) ) 所以 所以 2k (kZ), 4 2 解得解得 2k(kZ) 3 4 因为因为|,所以,所以 . 3 4 故函数故函数 f(x)的解析式为的解析式为 f(x)2sin.3 ( ( x 8 3 4 ) ) 考考点点三三 三三角角函函数数模模型型及及其其应应用用师师生生共共研研过过关关 典例精析典例精析 据市场调查, 某种商品一

23、年内每件出厂价在据市场调查, 某种商品一年内每件出厂价在 7 千元的基础上, 按月呈千元的基础上, 按月呈 f(x)Asin(x) B的模型波动的模型波动(x 为月份为月份),已知,已知 3 月份达到最高价月份达到最高价 9 千元,千元,9 月份价格最月份价格最 ( ( A0, ,0, ,| 2) ) 低为低为 5 千元,则千元,则 7 月份的出厂价格为月份的出厂价格为_元元 解析 作出函数简图如图所示,三角函数模型为:解析 作出函数简图如图所示,三角函数模型为: yf(x)Asin(x)B, 由题意知:由题意知:A2 000,B7 000, T2(93)12, . 2 T 6 将将(3,9

24、000)看成函数图象的第二个特殊点,看成函数图象的第二个特殊点, 则有 则有 3 , ,0, 6 2 故故 f(x)2 000sin x7 000(1x12,xN*) 6 f(7)2 000sin7 0006 000. 7 6 故故 7 月份的出厂价格为月份的出厂价格为 6 000 元元 答案 答案 6 000 解题技法解题技法 三角函数模型在实际应用中的三角函数模型在实际应用中的 2 种类型及其解题策略种类型及其解题策略 (1)已知函数模型,利用三角函数的有关性质解决问题,其关键是准确理解自变量的意义 及自变量与函数之间的对应关系; 已知函数模型,利用三角函数的有关性质解决问题,其关键是准确

25、理解自变量的意义 及自变量与函数之间的对应关系; (2)把实际问题抽象转化成数学问题,建立三角函数模型,再利用三角函数的有关知识解 决问题,其关键是建模 把实际问题抽象转化成数学问题,建立三角函数模型,再利用三角函数的有关知识解 决问题,其关键是建模 过关训练过关训练 1.如图,某港口一天如图,某港口一天 6 时到时到 18 时的水深变化曲线近似满足函数时的水深变化曲线近似满足函数 y3sink,据此,据此 ( ( 6x ) ) 函数可知,这段时间水深函数可知,这段时间水深(单位:单位:m)的最大值为的最大值为_ 解析:设水深的最大值为解析:设水深的最大值为 M,由题意结合函数图象可得,由题意

26、结合函数图象可得Error!Error!解得解得 M8,即水深的最大 值为 ,即水深的最大 值为 8. 答案:答案:8 2 某城市一年中 某城市一年中 12 个月的平均气温与月份的关系可近似地用函数个月的平均气温与月份的关系可近似地用函数 yaAcos(x 6 x 6 1,2,3,12)来表示,已知来表示,已知 6 月份的月平均气温最高为月份的月平均气温最高为 28 ,12 月份的月平均气温最低 为 月份的月平均气温最低 为 18 ,则,则 10 月份的月平均气温为月份的月平均气温为_. 解析:由题意得解析:由题意得Error!Error!即即Error!Error!所以所以 y235cos,

27、令,令 x10,得,得 y20.5. 6 x 6 答案:答案:20.5 考考点点四四 三三角角函函数数图图象象与与性性质质的的综综合合问问题题师师生生共共研研过过关关 典例精析典例精析 已知函数已知函数 f(x)sin(0)的图象与的图象与 x 轴相邻两个交点的距离为轴相邻两个交点的距离为 .3 ( ( 2x 3) ) 2 (1)求函数求函数 f(x)的解析式;的解析式; (2)若将若将f(x)的图象向左平移的图象向左平移m(m0)个单位长度得到函数个单位长度得到函数g(x)的图象恰好经过点,的图象恰好经过点, ( ( 3, ,0) ) 求当求当 m 取得最小值时,取得最小值时,g(x)在上的

28、单调递增区间在上的单调递增区间 6, , 7 12 解 解 (1)由函数由函数 f(x)的图象与的图象与 x 轴相邻两个交点的距离为 , 得函数轴相邻两个交点的距离为 , 得函数 f(x)的最小正周期的最小正周期 T 2 2 ,解得 ,解得 1,故函数,故函数 f(x)的解析式为的解析式为 f(x)sin. 2 2 2 3 ( ( 2x 3) ) (2)将将 f(x)的图象向左平移的图象向左平移 m(m0)个单位长度得到函数个单位长度得到函数 g(x)sinsin3 2 xm 3 3 的图象,根据的图象,根据 g(x)的图象恰好经过点,的图象恰好经过点, ( ( 2x2m 3) ) ( ( 3

29、, ,0) ) 可得可得sin0,即,即 sin0,3 ( ( 2 3 2m 3) ) ( ( 2m 3) ) 所以所以 2m k(kZ),m (kZ), 3 k 2 6 因为因为 m0, 所以当所以当 k0 时,时,m 取得最小值,且最小值为取得最小值,且最小值为 . 6 此时,此时,g(x)sin.3 ( ( 2x2 3 ) ) 因为因为 x, 6, , 7 12 所以所以 2x. 2 3 3, , 11 6 当当 2x,即,即 x时,时,g(x)单调递增,单调递增, 2 3 3, , 2 6, , 12 当当 2x,即,即 x时,时,g(x)单调递增单调递增 2 3 3 2 , ,11

30、6 5 12, , 7 12 综上,综上,g(x)在区间上的单调递增区间是和在区间上的单调递增区间是和. 6, , 7 12 6, , 12 5 12, , 7 12 解题技法解题技法 三角函数图象和性质综合问题的解题策略三角函数图象和性质综合问题的解题策略 (1)图象变换问题图象变换问题 先根据和、差角公式、倍角公式把函数表达式变为正弦型函数先根据和、差角公式、倍角公式把函数表达式变为正弦型函数 yAsin(x)t 或余弦或余弦 型函数型函数 yAcos(x)t 的形式,再进行图象变换的形式,再进行图象变换 (2)函数性质问题函数性质问题 求函数周期、最值、单调区间的方法步骤:求函数周期、最

31、值、单调区间的方法步骤: 利用公式利用公式 T(0)求周期;求周期; 2 根据自变量的范围确定根据自变量的范围确定 x 的范围, 根据相应的正弦曲线或余弦曲线求值域或最值, 另外求最值时,根据所给关系式的特点,也可换元转化为求二次函数的最值; 的范围, 根据相应的正弦曲线或余弦曲线求值域或最值, 另外求最值时,根据所给关系式的特点,也可换元转化为求二次函数的最值; 根据正、 余弦函数的单调区间列不等式求函数根据正、 余弦函数的单调区间列不等式求函数yAsin(x)t或或yAcos(x)t 的单调区间的单调区间 过关训练过关训练 (2019济南模拟济南模拟)已知函数已知函数 f(x)sin b.

32、 ( ( 2x 6) ) 3 2 (1)若函数若函数 f(x)的图象关于直线的图象关于直线 x 对称,且 对称,且 0,3,求函数0,3,求函数 f(x)的单调递增区间;的单调递增区间; 6 (2)在在(1)的条件下,当的条件下,当 x时,函数时,函数 f(x)有且只有一个零点,求实数有且只有一个零点,求实数 b 的取值范围的取值范围 0, ,7 12 解 :解 : (1)函数函数 f(x)sin b,且函数,且函数 f(x)的图象关于直线的图象关于直线 x 对称, 对称,2 ( ( 2x 6) ) 3 2 6 6 k (kZ), 且, 且 0,3, 0,3, 1.由由 2k 2x 2k (k

33、Z), 解得, 解得 k xk 6 2 2 6 2 3 (kZ),函数,函数 f(x)的单调递增区间为的单调递增区间为(kZ) 6 k 3, ,k 6 (2)由由(1)知知 f(x)sin b. ( ( 2x 6) ) 3 2 x,2x .当当 2x ,即 ,即 x时,函数时,函数 f(x)单调递增;单调递增; 0, ,7 12 6 6, , 4 3 6 6, , 2 0, , 6 当当 2x ,即 ,即 x时,函数时,函数 f(x)单调递减单调递减 6 2, , 4 3 6, , 7 12 又又 f(0)f, 当, 当 f0f或或 f0 时, 函数时, 函数 f(x)有且只有一个零点, 即有且只有一个零点, 即 sinb ( ( 3) ) ( ( 3) ) ( ( 7 12) ) ( ( 6) ) 4 3 sin或或 1 b0,b. 3 2 5 6 3 2 ( ( 2, , 33 2 5 2 故实数故实数 b 的取值范围为的取值范围为. ( ( 2, , 33 2 5 2

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