《函數(shù)的應(yīng)用(小結(jié))》同步練習(xí)3_第1頁(yè)
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《函數(shù)的應(yīng)用(小結(jié))》同步練習(xí)(3)一、零點(diǎn)1.零點(diǎn)定義:對(duì)于函數(shù)y=f(x),我們把使得方程f(x)=0的實(shí)數(shù)x叫做函數(shù)y=f(x)的零點(diǎn).eq\x(\a\vs4\al(特別關(guān)注:)零點(diǎn)不是點(diǎn),而是實(shí)數(shù).)2.函數(shù)零點(diǎn)與方程根之間的等價(jià)關(guān)系:方程f(x)=0有實(shí)數(shù)根?函數(shù)y=f(x)的圖象與x軸有交點(diǎn)?函數(shù)y=f(x)有零點(diǎn).3.函數(shù)零點(diǎn)存在性定理:如果函數(shù)y=f(x)在區(qū)間[a,b]上的圖象是連續(xù)不斷的一條曲線,并且有f(a)·f(b)<0,那么,函數(shù)y=f(x)在區(qū)間(a,b)內(nèi)有零點(diǎn),即存在c∈(a,b),使得f(c)=0,這個(gè)c也就是方程f(x)=0的根.eq\x(\a\vs4\al(特別關(guān)注:)正確理解函數(shù)零點(diǎn)存在性定理.)若函數(shù)y=f(x)圖象在[a,b]上是連續(xù)的,A.f(a)·f(b)<0,則y=f(x)在(a,b)內(nèi)有零點(diǎn)?對(duì)B.f(a)·f(b)>0,則y=f(x)在(a,b)內(nèi)有零點(diǎn)?不一定C.f(a)·f(b)<0,則y=f(x)在(a,b)內(nèi)只有一個(gè)零點(diǎn)?不一定D.y=f(x)在(a,b)內(nèi)有零點(diǎn),則f(a)·f(b)<0?不一定得出結(jié)論:(1)函數(shù)零點(diǎn)的存在性定理,只是判斷函數(shù)在某區(qū)間有零點(diǎn)的其中一種方法,不是唯一方法,且不能確定零點(diǎn)的個(gè)數(shù)有多少.(2)不能由存在性定理的結(jié)論反推出條件.4.判斷函數(shù)零點(diǎn)個(gè)數(shù)的求法:方法一,解對(duì)應(yīng)方程的實(shí)根;方法二,畫(huà)出函數(shù)圖象,圖象與x軸的交點(diǎn)個(gè)數(shù)即為函數(shù)的零點(diǎn)個(gè)數(shù);方法三,對(duì)于超越方程,則可以將超越方程分解為兩個(gè)基本的初等函數(shù),兩個(gè)初等函數(shù)的交點(diǎn)個(gè)數(shù),即為原函數(shù)零點(diǎn)的個(gè)數(shù).方法四,若是單調(diào)函數(shù),則可以利用函數(shù)零點(diǎn)存在性定理,判斷出原函數(shù)只有一個(gè)零點(diǎn).二、二分法1.二分法定義:對(duì)于區(qū)間[a,b]上連續(xù)不斷且f(a)·f(b)<0的函數(shù)y=f(x),通過(guò)不斷地把函數(shù)f(x)的零點(diǎn)所在的區(qū)間一分為二,使區(qū)間的兩個(gè)端點(diǎn)逐步逼近零點(diǎn),進(jìn)而得到零點(diǎn)近似值的方法叫做二分法.2.利用二分法求近似解的解題步驟:(1)確定區(qū)間[a,b],驗(yàn)證f(a)·f(b)<0,給定精確度ε.(2)求區(qū)間(a,b)的中點(diǎn)c.(3)計(jì)算f(c):①若f(c)=0,則c就是函數(shù)的零點(diǎn);②若f(a)·f(c)<0,則令b=c[此時(shí)零點(diǎn)x0∈(a,c)];③若f(c)·f(b)<0,則令a=c[此時(shí)零點(diǎn)x0∈(c,b)].(4)判斷是否達(dá)到精確度ε:即若|a-b|<ε,則得到零點(diǎn)近似值a(或b);否則重復(fù)步驟(2)~(4).三、函數(shù)模型及應(yīng)用1.幾類(lèi)不同增長(zhǎng)的函數(shù)模型.(1)一次函數(shù)模型:y=ax+b;(2)二次函數(shù)模型:;(3)指數(shù)函數(shù)模型:;(4)對(duì)數(shù)函數(shù)模型:;(5)冪函數(shù)模型:;(6)分段函數(shù)模型.2.指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)的增長(zhǎng)速度比較.(1)在區(qū)間(0,+∞)上,盡管函數(shù),和y=xn(n>0)都是增函數(shù),但它們的增長(zhǎng)速度不同,而且不在同一個(gè)“檔次”上.隨著x的增大,,增長(zhǎng)速度越來(lái)越快,會(huì)超過(guò)并遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于的增長(zhǎng)速度,而y=logax(a>1)的增長(zhǎng)速度越來(lái)越慢.因此總存在一個(gè)x0,當(dāng)x>x0時(shí),就有(2)在區(qū)間(0,+∞)上,盡管函數(shù),y=logax(0<a<1)和都是減函數(shù),但它們的衰減速度不同,而且不在同一個(gè)“檔次”上.隨著x的增大,的衰減速度比和的衰減得快.因此總存在一個(gè)x0,當(dāng)x>x0時(shí),就有3.解決應(yīng)用問(wèn)題的基本步驟:(1)實(shí)際應(yīng)用題→明確題意,找出題設(shè)與結(jié)論的數(shù)學(xué)關(guān)系——數(shù)量關(guān)系和空間位置關(guān)系;(2)在分析聯(lián)想的基礎(chǔ)上,轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題,抽象構(gòu)建成一個(gè)或幾個(gè)數(shù)學(xué)模型來(lái)解;(3)閱讀、分析、聯(lián)想、轉(zhuǎn)化、抽象;(4)建立數(shù)學(xué)模型;(5)運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)作為工具;(6)解答數(shù)學(xué)問(wèn)題;(7)解決實(shí)際問(wèn)題(作答).1.函數(shù)零點(diǎn)存在性定理:若函數(shù)y=f(x)的零點(diǎn)在區(qū)間[a,b]上的圖象是一條連續(xù)不斷的曲線,且f(a)·f(b)<0,則函數(shù)y=f(x)在區(qū)間(a,b)內(nèi)有零點(diǎn).2.求曲線和x軸的交點(diǎn)的橫坐標(biāo),就是求函數(shù)的零點(diǎn),即求方程的根.例1已知函數(shù)f(x)=3x-x2,問(wèn)方程f(x)=0在區(qū)間[-1,0]內(nèi)有沒(méi)有實(shí)數(shù)根?為什么?解析:∵,,函數(shù)的圖象是連續(xù)曲線,所以f(x)在區(qū)間[-1,0]內(nèi)有實(shí)數(shù)根.?跟蹤訓(xùn)練1.設(shè)函數(shù)y=x3與的圖象的交點(diǎn)為(x0,y0),則x0所在的區(qū)間是()A.(0,1)B.(1,2)C.(2,3)D.(3,4)1.解析:令,則有g(shù)(0)<0,g(1)<0,g(2)>0,g(3)>0,g(4)>0.故函數(shù)g(x)的零點(diǎn)所在區(qū)間為(1,2).故選B.答案:B2.已知,判斷函數(shù)有無(wú)零點(diǎn),并說(shuō)明理由.2.解析:∵log3x在區(qū)間[1,9]上為增函數(shù),且.∴.∴1≤x≤3.故g(x)的定義域?yàn)閇1,3].==.在區(qū)間[1,3]上,g(x)也為增函數(shù).所以g(x)>g(1)=6,所以g(x)無(wú)零點(diǎn).1.對(duì)于在區(qū)間[a,b]上連續(xù)不斷,且滿(mǎn)足f(a)·f(b)<0的函數(shù)y=f(x),通過(guò)不斷地把函數(shù)f(x)的零點(diǎn)所在的區(qū)間一分為二,使區(qū)間的兩個(gè)端點(diǎn)逐步逼近零點(diǎn),進(jìn)而得到零點(diǎn)近似值的方法叫做二分法.2.給定精確度ε,用二分法求函數(shù)零點(diǎn)近似值的步驟:(1)確定初始區(qū)間[a,b],驗(yàn)證f(a)·f(b)<0,給定精確度ε.(2)求區(qū)間(a,b)的中點(diǎn)x1(將稱(chēng)為區(qū)間[a,b]的中點(diǎn)).(3)計(jì)算f(x1):①若f(x1)=0,則x1是函數(shù)的零點(diǎn);②若f(a)·f(x1)<0,則令b=x1[此時(shí)零點(diǎn)x0∈(a,x1)];③若f(x1)·f(b)<0,則令a=x1[此時(shí)零點(diǎn)x0∈(x1,b)].(4)判斷是否達(dá)到精確度ε,即若|a-b|<ε,則得到零點(diǎn)近似值a(或b);否則重復(fù)(2)~(4)步驟.例2用二分法求函數(shù)f(x)=x3-x-1在區(qū)間[1,]內(nèi)的一個(gè)零點(diǎn)(精確度.解析:由于f(1)=1-1-1=-1<0,f=--1=>0,∴f(x)在區(qū)間[1,]上存在零點(diǎn),取區(qū)間[1,]作為計(jì)算的初始區(qū)間,用二分法逐次計(jì)算列表如下:∵|-5|=5<,∴函數(shù)的零點(diǎn)落在區(qū)間長(zhǎng)度小于的區(qū)間[5,]內(nèi),故函數(shù)零點(diǎn)的近似值為.?跟蹤訓(xùn)練3.利用計(jì)算器,列出自變量和函數(shù)值的對(duì)應(yīng)值如下表:那么方程2x=x2的一個(gè)根位于下列區(qū)間的()A.,B.,C.,D.,解析:由f=->0,f=->0,故排除A;由f=->0,f=->0,故排除B;由f=->0,f=-<0,故可確定方程2x=x2的一個(gè)根位于區(qū)間,,故選C.答案:C在沒(méi)有給出具體模型的問(wèn)題中,要根據(jù)題目中的有關(guān)數(shù)據(jù)描繪出基本草圖,然后根據(jù)直觀性,去和已學(xué)過(guò)的有關(guān)函數(shù)圖象對(duì)照、比較,由此猜測(cè)函數(shù)模型.在解此類(lèi)問(wèn)題的過(guò)程中,首先需要在實(shí)際的情境中去理解、分析所給的一系列數(shù)據(jù),舍棄與解題無(wú)關(guān)的因素,抽象轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型.例3某縣2005—2010年財(cái)政收入情況如下:(1)請(qǐng)建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型,預(yù)測(cè)該縣以后幾年的財(cái)政收入情況;(2)計(jì)算該縣財(cái)政收入的平均增長(zhǎng)率,并結(jié)合(1)分別預(yù)測(cè)2011年該縣財(cái)政收入,并討論哪一種預(yù)測(cè)結(jié)果更具有可行性.解析:(1)利用描點(diǎn)法,過(guò)A(1,,B(2,,C(3,,D(4,,E(5,,F(xiàn)(6,畫(huà)一條光滑的曲線,如下圖所示,其中年份第一年為2005年,第二年為2006年,其他依次類(lèi)推.通過(guò)直觀判斷函數(shù)圖象,它可以和前面已學(xué)過(guò)的兩種函數(shù)模型進(jìn)行比較:模型一:設(shè)f(x)=ax+b(a>0,a≠1),將A、B、C三點(diǎn)的坐標(biāo)代入,得?∴f(x)=+.計(jì)算得f(4)≈,f(5)≈,f(6)≈,它們與實(shí)際的誤差分別為,,.模型二:設(shè)g(x)=ax2+bx+c(a≠0,x≥1),將A、B、C三點(diǎn)的坐標(biāo)代入,得?∴g(x)=++.計(jì)算得g(4)≈,g(5)≈6.17,g(6)≈,它們與實(shí)際的誤差分別為,,.對(duì)兩個(gè)函數(shù)模型進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)g(x)與實(shí)際的誤差較小,所以用函數(shù)模型較好.(2)設(shè)年財(cái)政收入平均增長(zhǎng)率為a,由2005年和2010年財(cái)政收入,則有2.59(1+a)5=,解得a≈%.從增長(zhǎng)率的角度再建立一個(gè)財(cái)政收入的數(shù)學(xué)模型:.用g(x)和h(x)分別預(yù)測(cè)2011年的財(cái)政收入是:g(7)=(億元),h(7)=(億元).從該縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)看,兩種預(yù)測(cè)都有可能,但是選擇g(x)模型比較穩(wěn)妥.點(diǎn)評(píng):在沒(méi)有給出具體模型的問(wèn)題中,首先要由已知數(shù)據(jù)描繪出函數(shù)草圖,然后聯(lián)想熟悉的函數(shù)圖象,通過(guò)檢測(cè)所求函數(shù)模型與實(shí)際誤差的大小,探求相近的數(shù)學(xué)關(guān)系,預(yù)測(cè)函數(shù)的可能模型.?跟蹤訓(xùn)練4.某地區(qū)不同身高的未成年男性的體重平均值如下表:若體重超過(guò)相同身高男性平均值的倍為偏胖,低于倍為偏瘦,那么這個(gè)地區(qū)一名身高175cm,體重為78kg的在校男生的體重是否正常?解析:以身高為橫坐標(biāo),體重為縱坐標(biāo),畫(huà)出由離散點(diǎn)構(gòu)成的草圖,如下圖所示.根據(jù)點(diǎn)的分布情況,結(jié)合以前學(xué)過(guò)的指數(shù)函數(shù)圖象特征,可猜測(cè)以y=abx(b>0,b≠1)為男性的體重與身高關(guān)系的函數(shù)模型.把點(diǎn)(70,、(160,代入函數(shù)以y=abx中,得使用計(jì)算器可求得所以,函數(shù)模型為y=2×.用計(jì)算器驗(yàn)證其他點(diǎn)與模擬函數(shù)的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)擬和程度相符.再將x=175代入函數(shù)式y(tǒng)=2×,即y=2×1.02175,用計(jì)算器求得y≈.因?yàn)椤郑?,所以,這個(gè)男生偏胖.?dāng)?shù)形結(jié)合的思想方法是根據(jù)數(shù)量與圖形的對(duì)應(yīng)關(guān)系,通過(guò)數(shù)與形的相互轉(zhuǎn)化來(lái)解決問(wèn)題的一種思想方法.轉(zhuǎn)化與化歸的思想方法則是將問(wèn)題不斷轉(zhuǎn)化,直到轉(zhuǎn)化為比較容易解決或已經(jīng)解決的問(wèn)題.而分類(lèi)討論的核心是通過(guò)增強(qiáng)條件來(lái)分情況逐一研究,使問(wèn)題易于解決.一、數(shù)形結(jié)合思想例4二次函數(shù)y=x2+(a-3)x+1的圖象與x軸的兩個(gè)交點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為,且x1<2,x2>2,如圖所示,則a的取值范圍是()A.a(chǎn)<1或a>5B.C.D.解析:由題意可得f(2)<0,即4+(a-3)×2+1<0,解得答案:B?跟蹤訓(xùn)練5.已知f(x)=(x-a)(x-b)-2(其中a<b),且α、β是方程f(x)=0的兩根(α<β),則實(shí)數(shù)a、b、α、β的大小關(guān)系為()A.α<a<b<βB.α<a<β<bC.a(chǎn)<α<b<βD.a(chǎn)<α<β<b解析:a,b是方程g(x)=(x-a)(x-b)=0的兩根,在同一坐標(biāo)系中作出函數(shù)f(x)、g(x)的圖象(如下圖所示),知α<a<b<β.故選A.答案:A6.函數(shù)恰有三個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)m的取值集合為_(kāi)___.解析:函數(shù)恰有3個(gè)零點(diǎn),等價(jià)于函數(shù)y1=與y2=m的圖象恰有3個(gè)公共點(diǎn)(如下圖),知m=5.答案:{5}二、函數(shù)與方程思想例5一個(gè)人以6米/秒的速度去追停在交通燈前的汽車(chē),當(dāng)他離汽車(chē)25米時(shí),交通燈由紅變綠,汽車(chē)以1米/秒2的加速度勻加速開(kāi)走,那么()A.人可在7米內(nèi)追上汽車(chē)B.人可在10米內(nèi)追上汽車(chē)C.人追不上汽車(chē),其距離最近為5米D.人追不上汽車(chē),其距離最近為7米解析:若經(jīng)t秒人剛好追上汽車(chē),則s+25=6t,由得=0?t2-12t+50=0.因?yàn)棣ぃ?,所以人追不上汽車(chē).考慮距離差d=eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(s+25))-6t==,故當(dāng)t=6時(shí),d有最小值7,即人與汽車(chē)最少相距7米,故選D.答案:D?跟蹤訓(xùn)練7.函數(shù)f(x)=a|x|-x-a恰有兩個(gè)零點(diǎn),則實(shí)數(shù)a的取值范圍是:________________.解析:函數(shù)f(x)=a|x|-x-a恰有2個(gè)零點(diǎn)等價(jià)于函數(shù)y=a|x|與y=x+a的圖象恰有2個(gè)公共點(diǎn).畫(huà)出y=a|x|與y=x+a的圖象如下:情形1:?a>1.情形2:?a<-1.答案:eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\b\lc\\rc\|(\a\vs4\al\co1(a))a>1或a<-1))8.某種汽車(chē)安全行駛的穩(wěn)定性系數(shù)μ隨使用年數(shù)t的變化規(guī)律是μ=μ0e-λt,其中μ0、λ是正常數(shù).經(jīng)檢測(cè),當(dāng)t=2時(shí),μ=μ0,則當(dāng)穩(wěn)定系數(shù)降為μ0時(shí),該種汽車(chē)的使用年數(shù)為_(kāi)_______年(結(jié)果精確到1,參考數(shù)據(jù):lg2≈0,lg3≈1).解析:,于是,兩邊取常用對(duì)數(shù),,解得t===.答案:13三、分類(lèi)討論思想例6如下圖,三個(gè)機(jī)器人M1,M2,M3和檢測(cè)臺(tái)M位于一條直線上.三個(gè)機(jī)器人需把各自生產(chǎn)的零件送交M處進(jìn)行檢測(cè),送檢程序規(guī)定:當(dāng)M1把零件送達(dá)M處時(shí),M2即刻自動(dòng)出發(fā)送檢,當(dāng)M2把零件送達(dá)M處時(shí),M3即刻自動(dòng)出發(fā)送檢.設(shè)M2的送檢速度為v,且送檢速度是M1的2倍、M3的3倍.(1)求三臺(tái)機(jī)器人M1,M2,M3把各自生產(chǎn)的零件送達(dá)檢測(cè)臺(tái)M處的時(shí)間總和;(2)現(xiàn)要求M1,M2,M3送檢時(shí)間總和必須最短,請(qǐng)你設(shè)計(jì)出檢測(cè)臺(tái)M在該直線上的位置(M與M1,M2,M3均不能重合).解析:借助數(shù)軸構(gòu)建分段函數(shù)模型使抽象問(wèn)題具體化.(1)由題設(shè)條件知,檢測(cè)臺(tái)M的位置坐標(biāo)為0,機(jī)器人與檢測(cè)臺(tái)的距離分別為2,1,3.故機(jī)器人M1,M2,M3按程序把各自的生產(chǎn)零件送達(dá)檢測(cè)臺(tái)M處的時(shí)間總和為.(2)設(shè)x為檢測(cè)臺(tái)M的位置坐標(biāo),則機(jī)器人M1,M2,M3與檢測(cè)臺(tái)M的距離分別為|x-(-2)|,|x-1|和|x-3|,于是機(jī)器人送交檢測(cè)臺(tái)M的時(shí)間的總和為=只要求f(x)=2|x+2|+|x-1|+3|x-3|取最小值.∵f(x)=由其圖象可知,x∈[1,3]時(shí),所對(duì)應(yīng)的f(x)均取最小值12,即送檢時(shí)間總和最短為.依題意,檢測(cè)臺(tái)M與M1,M2,M3均不能重合,故可將檢測(cè)臺(tái)M設(shè)置在直線上機(jī)器人M2與M3之間的任何位置(不含的位置),都能使各機(jī)器人M1,M2,M3的送檢時(shí)間總和最短.?跟蹤訓(xùn)練9.若函數(shù)f(x)=mx2-2x+3只有一個(gè)零點(diǎn),求實(shí)數(shù)m的取值范圍.解析:(1)當(dāng)m=0時(shí),f(x)=-2x+3與x軸只有1個(gè)交點(diǎn),此時(shí)函數(shù)f(x)只有1個(gè)零點(diǎn).(2)當(dāng)m≠0時(shí),要使得f(x)=mx2-2x+3只有1個(gè)零點(diǎn),則Δ=(-2)2-4×3×m=0,此時(shí)m=eq\f(1,3).綜上所述,當(dāng)m=0或m=eq\f(1,3)時(shí),函數(shù)f(x)=mx2-2x+3只有1個(gè)零點(diǎn).一、關(guān)系分析法即通過(guò)尋找關(guān)鍵詞和關(guān)鍵量之間的數(shù)量關(guān)系的方法來(lái)建立問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型的方法.例7進(jìn)貨價(jià)為80元的商品共400個(gè),按90元一個(gè)售出時(shí),可全部賣(mài)出.已知這種商品每漲價(jià)1元,其銷(xiāo)售數(shù)量就減少20個(gè),問(wèn)銷(xiāo)售價(jià)為多少時(shí)所獲得的利潤(rùn)最大?分析:題中顯示“利潤(rùn)最大”的語(yǔ)句,因此,應(yīng)從構(gòu)造利潤(rùn)的函數(shù)關(guān)系入手.(利潤(rùn)=銷(xiāo)售額-成本)解析:設(shè)銷(xiāo)售價(jià)為90+x元時(shí)利潤(rùn)為y,此時(shí)銷(xiāo)售數(shù)量為400-20x.∴y=(90+x)(400-20x)-(400-20x)×80=-20(x-5)2+4500,∴當(dāng)x=5時(shí),ymax=4500(元).故銷(xiāo)售價(jià)為95元時(shí)所獲得的利潤(rùn)最大,其最大值為4500元.?跟蹤訓(xùn)練10.某公司生產(chǎn)一種產(chǎn)品每年投入固定成本萬(wàn)元,此外每生產(chǎn)100件這種產(chǎn)品還需要增加投資萬(wàn)元.經(jīng)預(yù)測(cè)知,當(dāng)售出這種產(chǎn)品t百件時(shí),若0<t<5,則銷(xiāo)售所得的收入為萬(wàn)元;若t>5,則銷(xiāo)售收入為萬(wàn)元.(1)若該公司這種產(chǎn)品的年產(chǎn)量為x百件時(shí)(x>0),請(qǐng)把該公司生產(chǎn)并銷(xiāo)售這種產(chǎn)品所得的年利潤(rùn)y表示為當(dāng)年產(chǎn)量x的函數(shù);(2)當(dāng)年產(chǎn)量為多大時(shí),當(dāng)年公司所得利潤(rùn)最大?解析:(1)當(dāng)0<x≤5時(shí),f(x)=5x--+=-+-;當(dāng)x>5時(shí),f(x)==-+11.∴f(x)=(2)當(dāng)0<x≤5時(shí),f(x)=-+-=-(x-2+25,∴當(dāng)x=時(shí),.當(dāng)x>5時(shí),f(x)=-+11<-×5+11=<25,∴當(dāng)年產(chǎn)量為百件時(shí),當(dāng)年公司所獲利潤(rùn)最大,最大為25萬(wàn)元.二、列表分析法即通過(guò)列表的方式探求問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型的方法.?例題分析例8某工廠在甲、乙兩地的兩個(gè)分廠各生產(chǎn)某種機(jī)器12臺(tái)和6臺(tái).現(xiàn)銷(xiāo)售給A地10臺(tái),B地8臺(tái).已知

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