次の問に答えよ．

(1)空間上の$3$点を$\mathrm{A}(0,\ 1,\ 3)$，$\mathrm{B}(-1,\ 3,\ 2)$，$\mathrm{C}(1,\ 2,\ -1)$とする．この$3$点を通る平面上に$\mathrm{D}(a,\ b,\ -1)$があるとき，$a$と$b$の関係式を求めよ．
(2)数列$\{a_n\}$は
\[ a_1=a>0,\quad a_{n+1}=16{a_n}^3 \quad (n=1,\ 2,\ \cdots) \]
をみたすものとする．

(i) 数列$\{b_n\}$を$b_n=\log_2 a_n$とするとき，$\{b_n\}$の一般項を$a$と$n$を用いて表せ．
(ii) 数列$\{a_n\}$の一般項を$a$と$n$を用いて表せ．
(iii) すべての$n$について$a_n=a$をみたすような$a$の値を求めよ．

(3)複素数平面において，等式$2 |z-4|=3 |z-3i|$をみたす点$z$の全体はどのような図形を表すか．ただし$i$は虚数単位とする．

数列$\{a_n\}$は初項が$4$で，$A,\ B$をある定数として
\[ a_{n+1}=\frac{Aa_n+B}{a_n+2} \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
で与えられている．数列$\{b_n\}$は等比数列であり，関係式
\[ a_nb_n-a_n+b_n+3=0 \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
をみたす．このとき下記の設問に答えよ．

(1)$A,\ B$を求めよ．
(2)数列$\{b_n\}$の一般項を求めよ．
(3)数列$\{a_n\}$の一般項を求めよ．

$p$は$0$でない実数とし
\[ a_1=1,\quad a_{n+1}=\frac{1}{p}a_n-(-1)^{n+1} \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
によって定まる数列$\{a_n\}$がある．

(1)$b_n=p^na_n$とする．$b_{n+1}$を$b_n,\ n,\ p$で表せ．
(2)一般項$a_n$を求めよ．

$p,\ q$は正の実数とし，
\[ a_1=0,\quad a_{n+1}=pa_n+(-q)^{n+1} \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
によって定まる数列$\{a_n\}$がある．

(1)$\displaystyle b_n=\frac{a_n}{p^n}$とする．数列$\{b_n\}$の一般項を$p,\ q,\ n$で表せ．
(2)$q=1$とする．すべての自然数$n$について$a_{n+1} \geqq a_n$となるような$p$の値の範囲を求めよ．

座標平面上の放物線
\[ C_n:y=x^2-p_nx+q_n \qquad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
を考える．ただし，$p_n,\ q_n$は
\[ p_1^2-4q_1=4,\quad p_n^2-4q_n>0 \qquad (n=2,\ 3,\ 4,\ \cdots) \]
を満たす実数とする．$C_n$と$x$軸との二つの交点を結ぶ線分の長さを$\ell_n$とする．また，$C_n$と$x$軸で囲まれた部分の面積$S_n$は
\[ \frac{S_{n+1}}{S_n}=\left( \frac{n+2}{\sqrt{n(n+1)}} \right)^3 \qquad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
を満たすとする．次の問いに答えよ．

(1)$C_n$の頂点の$y$座標を$\ell_n$を用いて表せ．
(2)数列$\{\ell_n\}$の一般項を求めよ．
(3)$p_n=n \sqrt{n} (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$であるとき，$\displaystyle \lim_{n \to \infty} n \log \left( -\frac{2q_n}{n^2} \right)$を求めよ．ただし，$\log x$は$x$の自然対数である．

数列$\{a_n\}$，$\{b_n\}$，$\{c_n\}$が$a_1=5$，$b_1=7$をみたし，さらにすべての実数$x$とすべての自然数$n$に対して
\[ x(a_{n+1}x+b_{n+1})=\int_{c_n}^{x+c_n}(a_nt+b_n) \, dt \]
をみたすとする．以下の問に答えよ．

(1)数列$\{a_n\}$の一般項を求めよ．
(2)$c_n=3^{n-1}$のとき，数列$\{b_n\}$の一般項を求めよ．
(3)$c_n=n$のとき，数列$\{b_n\}$の一般項を求めよ．

数列$\{a_n\}$は，関係式
\[ a_1=1,\quad a_2=2,\quad a_{n+2}-4a_{n+1}+3a_n=1 \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
を満たすとする．$b_n=a_{n+1}-a_n (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$とおくとき，次の問いに答えよ．

(1)$b_{n+1}$と$b_n$の間に成り立つ関係式を求めよ．
(2)数列$\{b_n\}$の一般項を求めよ．
(3)数列$\{a_n\}$の一般項を求めよ．

$2$つの関数
\[ f(x)=\frac{2}{2x+3},\quad g(x)=\frac{2x+1}{-x+2} \]
がある．

(1)関数$g(x)$の逆関数$g^{-1}(x)$を求めよ．
(2)合成関数$g^{-1}(f(g(x)))$を求めよ．
(3)実数$c$が無理数であるとき，$f(c)$は無理数であることを証明せよ．
(4)次の条件によって定められる数列$\{a_n\}$の一般項を求めよ．
\[ a_1=g(\sqrt{2}),\quad a_{n+1}=f(a_n) \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
(5)$(4)$で定められた数列$\{a_n\}$の極限$\displaystyle \lim_{n \to \infty} a_n$を求めよ．

次の性質をもつ数列$\{a_n\}$を考える．
\[ \begin{array}{lll}
a_1=3 & & \\
a_{n+1}>a_n & \phantom{\frac{[　]}{2}} & (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \\
a_n^2-2a_na_{n+1}+a_{n+1}^2=3(a_n+a_{n+1}) & \phantom{\frac{[　]}{2}} & (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)
\end{array} \]

(1)$n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots$に対し，$a_n+a_{n+2}$を$a_{n+1}$を用いて表せ．
(2)$b_n=a_{n+1}-a_n (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$により定まる数列$\{b_n\}$の一般項を求めよ．
(3)数列$\{a_n\}$の一般項を求めよ．

数列$\{a_n\}$を
\[ a_1=5,\quad a_{n+1}=\frac{4a_n-9}{a_n-2} \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
で定める．また数列$\{b_n\}$を
\[ b_n=\frac{a_1+2a_2+\cdots +na_n}{1+2+\cdots +n} \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
と定める．

(1)数列$\{a_n\}$の一般項を求めよ．
(2)すべての$n$に対して，不等式$\displaystyle b_n \leqq 3+\frac{4}{n+1}$が成り立つことを示せ．
(3)極限値$\displaystyle \lim_{n \to \infty} b_n$を求めよ．