10.1.1 有限样本空间与随机事件
课标要求 情境导入
1.结合具体实例,理解样本点和有限样本空间的含义(数学抽象). 2.理解随机事件与样本点的关系(数学建模). 观察以下三个现象:(1)抛掷一枚硬币,观察正面、反面出现的情况;(2)抛掷一枚骰子,观察出现点数的情况;(3)买一注福利彩票,观察中奖、不中奖的情况.可知这类现象的共性是:就一次观测而言,出现哪种结果具有偶然性,但在大量重复观测下,各个结果出现的频率却具有稳定性,这类现象叫做随机现象.概率论是研究随机现象数量规律的数学分支.概率是对随机事件发生可能性大小的度量.
知识点一|随机试验及样本空间
问题1 做一个试验,一个盒子中有4个质地和大小完全相同的小球,分别标有数字1,2,3,4,从中任取一个小球.
(1)该试验可能的结果有哪些?
提示:可能的结果有4个,分别是取出1号小球,取出2号小球,取出3号小球,取出4号小球.
(2)这些结果可否用一个集合表示?
提示:可以用集合{1,2,3,4}表示.
【知识梳理】
1.随机试验的概念和特点
(1)概念:我们把对 随机现象 的实现和对它的观察称为随机试验,简称试验,常用字母 E 表示;
(2)特点:
①试验可以在相同条件下 重复 进行;
②试验的所有可能结果是 明确可知 的,并且不止一个;
③每次试验总是恰好出现这些可能结果中的一个,但事先不能确定出现哪一个结果.
2.样本点和样本空间
定义 字母表示
样本点 随机试验E的每个 可能 的 基本结果 称为样本点 用 ω 表示样本点
样本空间 全体 样本点 的集合称为试验E的样本空间 用 Ω 表示样本空间
有限样本空间 如果一个随机试验有n个可能结果ω1,ω2,…,ωn,则称样本空间Ω={ω1,ω2,…,ωn}为有限样本空间 Ω={ω1,ω2,…,ωn}
【例1】 (链接教材P229例1、例2、例3)写出下列试验的样本空间:
(1)同时抛掷三枚质地均匀的骰子,记录三枚骰子出现的点数之和;
解:(1)该试验的样本空间Ω1={3,4,5,…,18}.
(2)从含有两件正品a1,a2和两件次品b1,b2的四件产品中任取两件,观察取出产品的结果;
解:(2)该试验所有可能的结果如图所示,
因此,该试验的样本空间Ω2={a1a2,a1b1,a1b2,a2b1,a2b2,b1b2}.
(3)将一枚骰子先后抛掷两次,试验的样本点用(x,y)表示,其中x表示第一次抛掷出现的点数,y表示第二次抛掷出现的点数.用集合表示事件“两次出现的点数之和大于8”.
解:(3)列出抛掷两次骰子出现点数之和对应的表:
由表可知“两次出现的点数之和大于8”可用集合表示为{(3,6),(4,5),(4,6),(5,4),(5,5),(5,6),(6,3),(6,4),(6,5),(6,6)}.
【规律方法】
写样本空间的关键是找样本点,具体有三种方法
(1)列举法:适用于样本点个数不是很多,可以把样本点一一列举出来的情况,但列举时必须按一定的顺序,要做到不重不漏;
(2)树状图法:适用于较复杂问题中的样本点个数的求解,一般需要分步(两步及两步以上)完成的结果可以用树状图进行列举;
(3)列表法:适用于试验中包含两个或两个以上的元素,且试验结果相对较多的样本点个数的求解问题,通常把样本归纳为“有序实数对”,也可用坐标法,列表法的优点是准确、全面、不易遗漏.
训练1 (1)一个家庭生两个小孩,所有的样本点有( )
A.(男,女),(男,男),(女,女)
B.(男,女),(女,男)
C.(男,男),(男,女),(女,男),(女,女)
D.(男,男),(女,女)
(1)解析:C 把第一个孩子的性别写在前面,第二个孩子的性别写在后面,则所有的样本点是(男,男),(男,女),(女,男),(女,女).故选C.
(2)随意安排甲、乙、丙、丁4人在4天节日中值班,每人值班1天,记录值班的情况,试写出试验的样本空间.
(2)解:如图,
设甲、乙、丙、丁分别为1,2,3,4,
所以样本空间Ω={(1,2,3,4),(1,2,4,3),(1,3,2,4),(1,3,4,2),(1,4,2,3),(1,4,3,2),(2,1,3,4),(2,1,4,3),(2,3,1,4),(2,3,4,1),(2,4,1,3),(2,4,3,1),(3,1,2,4),(3,1,4,2),(3,2,1,4),(3,2,4,1),(3,4,1,2),(3,4,2,1),(4,1,2,3),(4,1,3,2),(4,2,1,3),(4,2,3,1),(4,3,1,2),(4,3,2,1)}.
知识点二|随机事件、必然事件、不可能事件
问题2 盒子中有6个质地和大小完全相同的小球,分别标有1,2,3,4,5,6,从中任取一个小球,得到样本空间Ω={1,2,3,4,5,6}.
(1)事件A={2}一定发生吗?
提示:不一定,可能发生也可能不发生.
(2)事件B=“取出小球的标号小于或等于6”一定发生吗?
提示:一定发生.
(3)事件C={7}会发生吗?
提示:一定不会发生.
【知识梳理】
三种事件的定义
随机事件 我们将样本空间Ω的 子集 称为随机事件,简称事件,并把只包含 一个 样本点的事件称为基本事件.随机事件一般用大写字母A,B,C,…表示.在每次试验中,当且仅当A中某个样本点出现时,称为事件A发生
必然事件 Ω作为自身的子集,包含了 所有 的样本点,在每次试验中总有一个样本点发生,所以Ω总会发生,我们称Ω为必然事件
不可能事件 空集 不包含 任何 样本点,在每次试验中都不会发生,我们称 为不可能事件
提醒:(1)必然事件和不可能事件可作为随机事件的极端情形;(2)每个事件都是样本空间Ω的一个子集.
【例2】 指出下列事件是必然事件、不可能事件还是随机事件:
(1)三角形的两边之和大于第三边;
解:(1)所有三角形的两边之和都大于第三边,所以是必然事件.
(2)没有空气和水,人类可以生存下去;
解:(2)空气和水是人类生存的必要条件,没有空气和水,人类无法生存,所以是不可能事件.
(3)从分别标有1,2,3,4的四张标签中任取一张,抽到1号标签;
解:(3)任意抽取,可能得到1,2,3,4号标签中的任意一张,所以是随机事件.
(4)科学技术达到一定水平后,不需任何能量的“永动机”将会出现.
解:(4)由能量守恒定律可知,不需任何能量的“永动机”不会出现,所以是不可能事件.
【规律方法】
判断一个事件是哪类事件的方法
(1)看条件:三种事件都是相对于一定条件而言的;
(2)看结果是否发生:一定发生的是必然事件,不一定发生的是随机事件,一定不发生的是不可能事件.
训练2 (1)从含有8件正品、2件次品的10件产品中,任意抽取3件,则必然事件是( D )
A.3件都是正品 B.至少有1件次品
C.3件都是次品 D.至少有1件正品
解析:(1)将抽到正品记为1,次品记为0,则样本空间Ω={(1,1,0),(1,0,0),(1,1,1)},因此至少有1件正品为必然事件.
(2)从1,2,3,…,10这10个数中任取3个不同的数,那么事件“这三个数的和大于10”是( C )
A.必然事件 B.不可能事件
C.随机事件 D.以上选项均不正确
解析:(2)因为从1,2,3,…,10这10个数中任取3个不同的数,这3个数的和可能小于10,可能等于10,也有可能大于10,所以事件“这三个数的和大于10”是随机事件.故选C.
知识点三|随机事件的表示及含义
【例3】 (链接教材P230例4)甲、乙两人玩出拳游戏(石头、剪刀、布),观察甲、乙出拳的情况.
(1)写出试验的样本空间;
解:(1)设石头为w1,剪刀为w2,布为w3,用(i,j)表示游戏的结果,其中i表示甲出的拳,j表示乙出的拳,则样本空间Ω={(w1,w1),(w1,w2),(w1,w3),(w2,w1),(w2,w2),(w2,w3),(w3,w1),(w3,w2),(w3,w3)}.
(2)用集合表示下列事件:
①设事件A表示随机事件“甲乙平局”;
②设事件B表示随机事件“甲赢得游戏”;
③设事件C表示随机事件“乙不输”.
解:(2)①因为事件A表示随机事件“甲乙平局”,
则满足要求的样本点共有3个:(w1,w1),(w2,w2),(w3,w3),
所以事件A={(w1,w1),(w2,w2),(w3,w3)}.
②事件B表示“甲赢得游戏”,
则满足要求的样本点共有3个:(w1,w2),(w2,w3),(w3,w1),
所以事件B={(w1,w2),(w2,w3),(w3,w1)}.
③因为事件C表示“乙不输”,
则满足要求的样本点共有6个:
(w1,w1),(w2,w2),(w3,w3),(w2,w1),(w1,w3),(w3,w2),
所以事件C={(w1,w1),(w2,w2),(w3,w3),(w2,w1),(w1,w3),(w3,w2)}.
【规律方法】
事件与样本空间的两种题型及求解策略
(1)随机事件的表示:先列出所有的样本点,再确定要求的随机事件包含哪些样本点,把这些样本点作为元素表示成集合即可;
(2)说明随机事件的含义:要先理解事件中样本点的意义,观察它们的规律,进而确定随机事件的含义.
训练3 柜子里有3双不同的鞋,随机抽取2只,用A1,A2,B1,B2,C1,C2分别表示3双不同的鞋,其中下标为奇数表示左脚,下标为偶数表示右脚.指出下列随机事件的含义.
(1)M={A1B1,A1B2,A1C1,A1C2,A2B1,A2B2,A2C1,A2C2,B1C1,B1C2,B2C1,B2C2};
解:(1)事件M的含义是“从3双不同的鞋中随机抽取2只,取出的2只鞋不成双”.
(2)N={A1B1,B1C1,A1C1};
解:(2)事件N的含义是“从3双不同的鞋中随机抽取2只,取出的2只鞋都是左脚的”.
(3)P={A1B2,A1C2,A2B1,A2C1,B1C2,B2C1}.
解:(3)事件P的含义是“从3双不同的鞋中随机抽取2只,取出的鞋一只是左脚的,一只是右脚的,且不成双”.
1.下列事件是必然事件的是( )
A.从分别标有数字1,2,3,4,5的5张标签中任取一张,得到标有数字4的标签
B.函数y=logax(a>0且a≠1)为增函数
C.平行于同一条直线的两条直线平行
D.随机选取一个实数x,得2x<0
解析:C A是随机事件,5张标签都可能被取到;B是随机事件,当a>1时,函数y=logax为增函数,当0<a<1时,函数y=logax为减函数;C是必然事件;D是不可能事件,根据指数函数y=2x的图象可得,对任意实数x,都有2x>0.
2.集合A={2,3},B={1,2,4},从A,B中各任意取一个数,构成一个两位数,则所有样本点的个数为( )
A.8 B.9
C.12 D.11
解析:D 从A,B中各任意取一个数,可构成12,21,22,24,42,13,31,23,32,34,43,共11个样本点.
3.“袋子中有红、黄、蓝三个小球,从中取出两个球,观察颜色”这一试验的样本空间为 {(红,黄),(红,蓝),(黄,蓝)} .
解析:袋子中有红、黄、蓝三个小球,从中取出两个球,观察颜色,可能的组合有(红,黄),(红,蓝),(黄,蓝),故该试验的样本空间为{(红,黄),(红,蓝),(黄,蓝)}.
4.抛掷一枚质地均匀的骰子两次,事件M={(2,6),(3,5),(4,4),(5,3),(6,2)},则事件M的含义是 抛掷一枚质地均匀的骰子两次,向上点数之和为8 .
课堂小结
1.理清单 (1)随机试验及样本空间; (2)随机事件、必然事件与不可能事件; (3)随机事件的表示及含义. 2.应体会 写试验的样本空间的方法有列举法、列表法、树状图法. 3.避易错 在列举样本点时,要按照一定的顺序,做到不重、不漏.
1.下列事件为随机事件的是( )
A.投掷一枚骰子,向上一面的点数小于7
B.投掷一枚骰子,向上一面的点数等于7
C.下周日下雨
D.在标准大气压下,水加热到100 ℃沸腾
解析:C A、D中事件为必然事件;B中事件为不可能事件;C中事件为随机事件.
2.试验E:“任取一个两位数,观察个位数字与十位数字的和的情况”,则该试验的样本空间为( )
A.{10,11,…,99} B.{1,2,…,18}
C.{0,1,…,18} D.{1,2,…,10}
解析:B 由题意可知,该试验的样本空间为{1,2,…,18}.
3.已知集合A={-9,-7,-5,-3,-1,0,2,4,6,8},从集合A中任取两个不相同的数作为点P的坐标,则事件“点P落在x轴上”包含的样本点共有( )
A.7个 B.8个
C.9个 D.10个
解析:C 事件“点P落在x轴上”包含的样本点的特征是纵坐标为0,又集合A中有9个非零数.故选C.
4.抛掷两枚骰子各一次,记第一枚骰子掷出的点数与第二枚骰子掷出的点数的差为X,则“X>4”表示试验的结果为( )
A.第一枚为5点,第二枚为1点
B.第一枚为5或6点,第二枚为1点
C.第一枚为6点,第二枚为1点
D.第一枚为1点,第二枚为6点
解析:C “X>4”即“X=5”表示的试验结果为“第一枚为6点,第二枚为1点”.故选C.
5.一袋中装有10个红球,8个白球,7个黑球,现在把球随机地一个一个摸出来,为了保证在第k次或第k次之前一定能摸出红球,则k的最小值为( )
A.10 B.15
C.16 D.17
解析:C 为了保证在第k次或第k次之前一定能摸出红球,需满足k-1≥7+8,即k的最小值为16.故选C.
6.〔多选〕袋中装有标号分别为1,3,5,7的四个相同的小球,从中取出两个,下列事件是基本事件的是( )
A.取出的两球标号为3和7 B.取出的两球标号的和为4
C.取出的两球标号都大于3 D.取出的两球标号的和为8
解析:ABC 取出的两球标号为3和7是基本事件,故A正确;取出的两球标号的和为4,指取出的两球标号为1和3,是基本事件,故B正确;取出的两球标号都大于3,指取出的两球标号为5和7,是基本事件,故C正确;取出的两球标号的和为8包括取出的两球标号为1和7、3和5,是两个样本点,故D不正确.故选A、B、C.
7.〔多选〕先后抛掷质地均匀的一角和五角的硬币各一次,观察落地后硬币的正反面情况,则下列事件中包含3个样本点的是( )
A.至少有一枚硬币正面向上
B.至多有一枚硬币正面向上
C.两枚硬币都正面向上
D.两枚硬币中一枚正面向上,另一枚反面向上
解析:AB A中包括“一角硬币正面向上,五角硬币正面向上”“一角硬币正面向上,五角硬币反面向上”“一角硬币反面向上,五角硬币正面向上”3个样本点,故A符合题意;B中包括“一角硬币正面向上,五角硬币反面向上”“一角硬币反面向上,五角硬币正面向上”“两个硬币均反面向上”3个样本点,故B符合题意;C中包括“一角硬币正面向上,五角硬币正面向上”1个样本点,故C不符合题意;D中包括“一角硬币正面向上,五角硬币反面向上”“一角硬币反面向上,五角硬币正面向上”2个样本点,故D不符合题意.故选A、B.
8.用红、黑、黄3种不同颜色给甲、乙两个小球随机涂色,每个小球只涂一种颜色,若事件A={(红,红),(黑,黑),(黄,黄)},则事件A的含义是 甲、乙两个小球所涂颜色相同 .
9.从长度为2,4,5,7,9的五条线段中任取三条(抽取不分先后),设事件A=“取出的三条线段能构成一个三角形”,则事件A包含的样本点有 4 个.
解析:由题意知,A={(2,4,5),(4,5,7),(4,7,9),(5,7,9)},共包含4个样本点.
10.某校夏令营有3名男同学A,B,C和3名女同学X,Y,Z,其年级情况如表:
一年级 二年级 三年级
男 A B C
女 X Y Z
现从这6名同学中随机选出2人参加知识竞赛.
(1)用表中字母写出这个试验的样本空间;
(2)设事件M为“选出的2人来自不同年级且恰有1名男同学和1名女同学”,求事件M包含的样本点.
解:(1)样本空间Ω={(A,B),(A,C),(A,X),(A,Y),(A,Z),(B,C),(B,X),(B,Y),(B,Z),(C,X),(C,Y),(C,Z),(X,Y),(X,Z),(Y,Z)}.
(2)事件M包含的样本点为(A,Y),(A,Z),(B,X),(B,Z),(C,X),(C,Y).
11.将一枚骰子掷两次,若朝上的面先后出现的点数分别为b,c,则方程x2+bx+c=0有实数根的样本点个数为( )
A.36 B.30
C.25 D.19
解析:D 掷一枚骰子两次,向上的面出现的点数如表所示:
c b 1 2 3 4 5 6
1 (1,1) (1,2) (1,3) (1,4) (1,5) (1,6)
2 (2,1) (2,2) (2,3) (2,4) (2,5) (2,6)
3 (3,1) (3,2) (3,3) (3,4) (3,5) (3,6)
4 (4,1) (4,2) (4,3) (4,4) (4,5) (4,6)
5 (5,1) (5,2) (5,3) (5,4) (5,5) (5,6)
6 (6,1) (6,2) (6,3) (6,4) (6,5) (6,6)
方程x2+bx+c=0有实数根的充要条件为b2-4c≥0,即b2≥4c.由上表可知,共有1+2+4+6+6=19个满足题意的样本点.
12.〔多选〕已知非空集合A,B,且集合A是集合B的真子集,则下列命题为真命题的是( )
A.“若x∈A,则x∈B”是必然事件
B.“若x A,则x∈B”是不可能事件
C.“若x∈B,则x∈A”是随机事件
D.“若x B,则x A”是必然事件
解析:ACD 对于A,符合真子集的定义,故A正确;对于B,“若x A,则x∈B”也可能成立,故B错误;对于C,“若x∈B,则x∈A”可能成立,也可能不成立,故C正确;对于D,“若x B,则x A”一定成立,由Venn图可以理解,故D正确.
13.班里有18个男生,15个女生,其中一名女生叫小丽,从中任意抽取a人打扫卫生.
(1)若女生被抽到是必然事件,则a的取值范围为 18<a≤33,a∈N* ;
(2)若女生小丽被抽到是随机事件,则a的取值范围为 1≤a<33,a∈N* .
解析:(1)班里有18个男生,15个女生,从中任意抽取a人打扫卫生,女生被抽到是必然事件,所以18<a≤33,a∈N*.
(2)班里有18个男生,15个女生,从中任意抽取a人打扫卫生,女生小丽被抽到是随机事件,所以1≤a<33,a∈N*.
14.在所有考试中,小明同学的语文、数学、英语这三科的成绩都是优秀或良好.随机抽取一次考试的成绩,记录小明同学的语文、数学、英语这三科成绩的情况.
(1)写出该试验的样本空间;
(2)用集合表示下列事件:
A=“至少有两科成绩为优秀”;
B=“三科成绩不都相同”.
解:用x1,x2,x3分别表示语文、数学、英语的成绩,则样本点表示为(x1,x2,x3).用1表示优秀,用0表示良好,则x1,x2,x3∈{0,1}.
(1)该试验的样本空间Ω={(0,0,0),(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1),(1,1,0),(1,0,1),(0,1,1),(1,1,1)}.
(2)A={(1,1,0),(1,0,1),(0,1,1),(1,1,1)};
B={(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1),(1,1,0),(1,0,1),(0,1,1)}.
15.设有一列单程北上的火车,已知停靠的站点由南至北分别为S1,S2,…,S10,共十站.若甲在S3站买票,乙在S6站买票.设样本空间Ω表示火车所有可能停靠的站,令A表示甲可能到达站点的集合,B表示乙可能到达站点的集合.
(1)写出该事件的样本空间Ω;
(2)写出事件A,事件B包含的样本点;
(3)铁路局需为该列车准备多少种北上的车票?
解:(1)Ω={S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10}.
(2)A={S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10},B={S7,S8,S9,S10}.
(3)铁路局需要准备从S1站发车的车票9种,从S2站发车的车票8种,…,从S9站发车的车票1种,合计9+8+…+2+1=45(种).
1 / 110.1.1 有限样本空间与随机事件
1.下列事件为随机事件的是( )
A.投掷一枚骰子,向上一面的点数小于7
B.投掷一枚骰子,向上一面的点数等于7
C.下周日下雨
D.在标准大气压下,水加热到100 ℃沸腾
2.试验E:“任取一个两位数,观察个位数字与十位数字的和的情况”,则该试验的样本空间为( )
A.{10,11,…,99} B.{1,2,…,18}
C.{0,1,…,18} D.{1,2,…,10}
3.已知集合A={-9,-7,-5,-3,-1,0,2,4,6,8},从集合A中任取两个不相同的数作为点P的坐标,则事件“点P落在x轴上”包含的样本点共有( )
A.7个 B.8个
C.9个 D.10个
4.抛掷两枚骰子各一次,记第一枚骰子掷出的点数与第二枚骰子掷出的点数的差为X,则“X>4”表示试验的结果为( )
A.第一枚为5点,第二枚为1点
B.第一枚为5或6点,第二枚为1点
C.第一枚为6点,第二枚为1点
D.第一枚为1点,第二枚为6点
5.一袋中装有10个红球,8个白球,7个黑球,现在把球随机地一个一个摸出来,为了保证在第k次或第k次之前一定能摸出红球,则k的最小值为( )
A.10 B.15
C.16 D.17
6.〔多选〕袋中装有标号分别为1,3,5,7的四个相同的小球,从中取出两个,下列事件是基本事件的是( )
A.取出的两球标号为3和7
B.取出的两球标号的和为4
C.取出的两球标号都大于3
D.取出的两球标号的和为8
7.〔多选〕先后抛掷质地均匀的一角和五角的硬币各一次,观察落地后硬币的正反面情况,则下列事件中包含3个样本点的是( )
A.至少有一枚硬币正面向上
B.至多有一枚硬币正面向上
C.两枚硬币都正面向上
D.两枚硬币中一枚正面向上,另一枚反面向上
8.用红、黑、黄3种不同颜色给甲、乙两个小球随机涂色,每个小球只涂一种颜色,若事件A={(红,红),(黑,黑),(黄,黄)},则事件A的含义是 .
9.从长度为2,4,5,7,9的五条线段中任取三条(抽取不分先后),设事件A=“取出的三条线段能构成一个三角形”,则事件A包含的样本点有 个.
10.某校夏令营有3名男同学A,B,C和3名女同学X,Y,Z,其年级情况如表:
一年级 二年级 三年级
男 A B C
女 X Y Z
现从这6名同学中随机选出2人参加知识竞赛.
(1)用表中字母写出这个试验的样本空间;
(2)设事件M为“选出的2人来自不同年级且恰有1名男同学和1名女同学”,求事件M包含的样本点.
11.将一枚骰子掷两次,若朝上的面先后出现的点数分别为b,c,则方程x2+bx+c=0有实数根的样本点个数为( )
A.36 B.30
C.25 D.19
12.〔多选〕已知非空集合A,B,且集合A是集合B的真子集,则下列命题为真命题的是( )
A.“若x∈A,则x∈B”是必然事件
B.“若x A,则x∈B”是不可能事件
C.“若x∈B,则x∈A”是随机事件
D.“若x B,则x A”是必然事件
13.班里有18个男生,15个女生,其中一名女生叫小丽,从中任意抽取a人打扫卫生.
(1)若女生被抽到是必然事件,则a的取值范围为 ;
(2)若女生小丽被抽到是随机事件,则a的取值范围为 .
14.在所有考试中,小明同学的语文、数学、英语这三科的成绩都是优秀或良好.随机抽取一次考试的成绩,记录小明同学的语文、数学、英语这三科成绩的情况.
(1)写出该试验的样本空间;
(2)用集合表示下列事件:
A=“至少有两科成绩为优秀”;
B=“三科成绩不都相同”.
15.设有一列单程北上的火车,已知停靠的站点由南至北分别为S1,S2,…,S10,共十站.若甲在S3站买票,乙在S6站买票.设样本空间Ω表示火车所有可能停靠的站,令A表示甲可能到达站点的集合,B表示乙可能到达站点的集合.
(1)写出该事件的样本空间Ω;
(2)写出事件A,事件B包含的样本点;
(3)铁路局需为该列车准备多少种北上的车票?
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