$a$を実数とする．$3$次方程式$\displaystyle x^3+ax+\frac{5}{2}=0$の$3$つの解を$\alpha,\ \beta,\ \gamma$とするとき，$\alpha^2+\beta^2+\gamma^2$の値を$a$を用いて表すと$[　]$である．また，複素平面上の$3$点$\mathrm{A}(\alpha)$，$\mathrm{B}(\beta)$，$\mathrm{C}(\gamma)$に対し，$\triangle \mathrm{ABC}$が直角二等辺三角形であるとき，$a$の値を求めると，$a=[　]$である．

$\triangle \mathrm{ABC}$内に点$\mathrm{P}$があり，直線$\mathrm{BP}$と辺$\mathrm{AC}$の交点は辺$\mathrm{AC}$を$1:2$に内分し，直線$\mathrm{CP}$と辺$\mathrm{AB}$の交点は辺$\mathrm{AB}$を$2:1$に内分する．このとき，$\overrightarrow{\mathrm{AP}}=s \overrightarrow{\mathrm{AB}}+t \overrightarrow{\mathrm{AC}}$と表すと$(s,\ t)=[　]$である．また，$\triangle \mathrm{ABC}$が正三角形のとき，$\cos \angle \mathrm{PAB}=[　]$である．

$3$次方程式$x^3+3x^2+3x-7=0$の$3$つの解のうち，実数解を$\alpha$とし，他の$2$つの解を$\beta,\ \gamma$とする．複素平面上の点を$\mathrm{A}(\alpha)$，$\mathrm{B}(\beta)$，$\mathrm{C}(\gamma)$とするとき，$\triangle \mathrm{ABC}$の辺$\mathrm{AB}$の長さは$[　]$であり，$\angle \mathrm{BAC}$の大きさは$[　]$である．

次の各問に答えよ．

(1)三角形$\mathrm{OAB}$において，$\mathrm{OA}=9$，$\mathrm{OB}=7$，内積$\overrightarrow{\mathrm{OA}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{OB}}=57$である．$\mathrm{AB}=[ア]$であり，頂点$\mathrm{O}$から直線$\mathrm{AB}$に下ろした垂線を$\mathrm{OP}$とすると
\[ \overrightarrow{\mathrm{OP}}=\overrightarrow{\mathrm{OA}}+\frac{[イ]}{[ウ]} \overrightarrow{\mathrm{AB}} \]
である．$\angle \mathrm{AOB}$の二等分線と辺$\mathrm{AB}$の交点を$\mathrm{Q}$とすると，$\displaystyle \mathrm{AQ}=\frac{[エ]}{[オ]}$であり，$\displaystyle \mathrm{PQ}=\frac{[カキ]}{[ク]}$である．

(2)$xy$平面上に円$K:x^2+y^2-4x-2y+4=0$と直線$\ell:y=ax+a+1$がある．$\ell$は定数$a$の値によらず，点$\mathrm{P}([ケコ],\ [サ])$を通る．
$a=0$のとき，$\ell$と$K$との$2$つの交点を$\mathrm{A}$，$\mathrm{B}$とすると，$\mathrm{PA} \cdot \mathrm{PB}=[シ]$である．
また，$\ell$が$K$と$2$点$\mathrm{C}$，$\mathrm{D}$で交わり，$\mathrm{PC}:\mathrm{PD}=2:3$であるとき，
\[ \mathrm{CD}=\frac{[ス] \sqrt{[セ]}}{[ソ]} \]
であり，$\displaystyle a=\pm \frac{\sqrt{[タ]}}{[チ]}$である．

次の$[　]$を埋めよ．

(1)三角形$\mathrm{ABC}$において，$\mathrm{AB}=2$，$\mathrm{BC}=\sqrt{3}$であるとする．$\mathrm{CA}=x$とおくとき，
\[ \cos \angle \mathrm{BAC}=\frac{[ア]+x^2}{[イ]x} \]
である．$\angle \mathrm{BAC}$の最大は，${[ウエ]}^\circ$であり，このとき，$x=[オ]$である．
(2)$1 \leqq x \leqq 100$とする．このとき，方程式$2x+3y=31$をみたす整数の組$(x,\ y)$の個数は，$[カキ]$個で，$x$が最小となる解は，$(x,\ y)=([ク],\ [ケ])$である．
(3)方程式
\[ 2 \sin^3 x+\cos 2x-\sin x=0 \]
を解くと，$n$を任意の整数として
\[ x=\frac{\pi}{[コ]}+2n \pi,\ \frac{\pi}{[サ]}+\frac{1}{[シ]}n \pi \]
となる．
(4)$2$つのベクトルを$\overrightarrow{a}=(t,\ -1)$，$\overrightarrow{b}=(t+\sqrt{2}-1,\ \sqrt{2})$とする．このとき，$\overrightarrow{a}$と$\overrightarrow{b}$のなす角が鋭角になる条件は，
\[ t>[ス],\quad t<-\sqrt{[セ]} \]
であり，鈍角になる条件は，
\[ -\sqrt{[ソ]}<t<[タ] \]
である．
(5)数列$\{a_n\}$の初項から第$n$項までの和$S_n$が，$S_n=n^2+n$で表されるとき，
\[ a_n=[チ]n \]
である．また，
\[ \sum_{k=1}^n (a_k+1)^2=\frac{n}{[ツ]} ([テ]n^2+[トナ]n+[ニヌ]) \]
である．

下の図の$\triangle \mathrm{ABC}$において，$\mathrm{BP}:\mathrm{PC}=8:5$，$\mathrm{AQ}:\mathrm{QC}=5:3$，$\mathrm{AP}$と$\mathrm{BQ}$との交点を$\mathrm{S}$，$\mathrm{CS}$の延長と$\mathrm{AB}$との交点を$\mathrm{R}$とする．次の問いに答えよ．
（図は省略）

(1)$\mathrm{AR}:\mathrm{RB}=[$23$]$．
(2)$\mathrm{BS}:\mathrm{SQ}=[$24$]$．
(3)$\mathrm{CS}:\mathrm{SR}=[$25$]$．
(4)$\triangle \mathrm{ASC}:\triangle \mathrm{BSC}=[$26$]$．

次の各問に答えよ．

(1)整式$(a+b-7)^3-(a-b+7)^3$を因数分解すると，
\[ 2(b-[ア])([イ]a^2+b^2-[ウエ]b+[オカ]) \]
となる．
(2)$\log_2 x+\log_2 y=4$のとき，$x^2+y^2$の最小値は$[キク]$で，そのときの$x,\ y$の値は$x=[ケ]$，$y=[コ]$である．
(3)各辺の長さが$\mathrm{AB}=10$，$\mathrm{BC}=8$，$\mathrm{CA}=6$である$\triangle \mathrm{ABC}$において，$\angle \mathrm{A}$の$2$等分線と辺$\mathrm{BC}$との交点を$\mathrm{D}$，$\angle \mathrm{A}$の外角の$2$等分線と辺$\mathrm{BC}$の延長との交点を$\mathrm{E}$とする．このとき，線分$\mathrm{DE}$の長さは$[サシ]$である．
(4)$k$を定数とするとき，方程式$x^3+3x^2-9x-k=0$が異なる$3$個の実数解をもつための必要十分条件は$-[ス]<k<[セソ]$である．

次の$[　]$をうめよ．

(1)$4$次方程式$x^4-x^3+ax^2+bx+2=0$が$1$と$-2$を解にもつとき，係数$a,\ b$の値を求めると$(a,\ b)=[　]$である．また，この方程式の他の解を求めると，$[　]$である．
(2)袋の中に$1$から$13$までの数が$1$つずつ書かれた$13$個の玉が入っている．この袋の中から，$2$個の玉を同時にとり出す．このとき，とり出した玉に書かれた$2$つの数の和が偶数になる確率は$[　]$である．また，とり出した玉に書かれた数がどちらも$10$以下であったとき，数の和が偶数である条件付き確率は$[　]$である．
(3)$3$点$\mathrm{A}(1,\ -1,\ 1)$，$\mathrm{B}(2,\ 1,\ -1)$，$\mathrm{C}(4,\ -5,\ 1)$がある．$2$つのベクトル$\overrightarrow{\mathrm{AB}}$と$\overrightarrow{\mathrm{AC}}$のなす角を$\theta$とするとき，$\cos \theta$の値を求めると$\cos \theta=[　]$である．また，$\triangle \mathrm{ABC}$の面積は$[　]$である．

次の$[　]$をうめよ．
\begin{mawarikomi}{45mm}{

\begin{tabular}{|c|c|c|c|c|c|}
\hline
& $\mathrm{A}$ & $\mathrm{B}$ & $\mathrm{C}$ & $\mathrm{D}$ & $\mathrm{E}$ \\ \hline
$x$ & $7$ & $3$ & $5$ & $2$ & $3$ \\ \hline
$y$ & $4$ & $5$ & $7$ & $3$ & $6$ \\ \hline
\end{tabular}
}

(1)右の表は，ある中学校の$5$人の生徒$\mathrm{A}$，$\mathrm{B}$，$\mathrm{C}$，$\mathrm{D}$，$\mathrm{E}$に$2$つの科目の小テストを行った結果である．$2$つの科目の得点をそれぞれ$x,\ y$とする．
このとき，$x$の分散を求めると$[　]$であり，$x$と$y$の共分散を求めると$[　]$である．
(2)三角形$\mathrm{OAB}$において辺$\mathrm{OA}$を$1:2$に内分する点を$\mathrm{P}$，辺$\mathrm{OB}$を$t:1-t$に内分する点を$\mathrm{Q}$とおく（ただし$0<t<1$とする）．$\mathrm{AQ}$と$\mathrm{BP}$の交点を$\mathrm{R}$とおく．$\mathrm{BR}=\mathrm{RP}$となるとき，$\overrightarrow{\mathrm{OR}}$を，$\overrightarrow{\mathrm{OA}}$，$\overrightarrow{\mathrm{OB}}$を用いて表すと，$\overrightarrow{\mathrm{OR}}=[　]$となり，そのときの$t$の値を求めると$t=[　]$となる．

\end{mawarikomi}

次の各問の空欄に当てはまる最も適切な数値を記入せよ．

(1)$0^\circ \leqq \theta \leqq {180}^\circ$とする．$\displaystyle \cos \theta=-\frac{3}{4}$のとき，
\[ \sin \theta=\frac{\sqrt{[$31$]}}{[$32$]},\quad \tan \theta=-\frac{\sqrt{[$33$]}}{[$34$]} \]
である．
(2)$2$直線$y=-x$と$y=\sqrt{3}x$のなす角$\theta$は${[$35$]}^\circ$である．ただし，$0^\circ \leqq \theta \leqq {90}^\circ$とする．
(3)$\triangle \mathrm{ABC}$において，$\angle \mathrm{A}={75}^\circ$，$\angle \mathrm{C}={60}^\circ$，$\mathrm{CA}=6$であるとき，
\[ \angle \mathrm{B}={[$36$]}^\circ,\quad \mathrm{AB}=[$37$] \sqrt{[$38$]},\quad \mathrm{BC}=[$39$]+[$40$] \sqrt{[$41$]}, \]
$\triangle \mathrm{ABC}$の外接円の半径は$[$42$] \sqrt{[$43$]}$である．