方程式$2x \sin x-3=0 \ (-\pi \leqq x \leqq \pi)$の解の個数を求めよ．

原点をOとする座標平面上に2点P$(a,\ c)$およびQ$(b,\ d)$をとり，$\triangle$OPQを考える．線分OPが$x$軸の正の部分となす角を$\theta$とする．ただし，$\theta$は時計の針の回転と逆の向きを正とする．このとき，以下の問いに答えよ．

(1)$\sin \theta$と$\cos \theta$を$a,\ c$の式で表せ．
(2)点Qを原点の周りに$-\theta$だけ回転させた点を$(x,\ y)$とするとき，$x,\ y$を$a,\ b,\ c,\ d$で表せ．
(3)$\triangle$OPQの面積を$a,\ b,\ c,\ d$で表せ．
(4)一次変換
\[ A=\biggl( \begin{array}{cc}
\sqrt{2}+\sqrt{5} & 3 \\
1 & \sqrt{2}-\sqrt{5}
\end{array} \biggr) \]
によって，点P，Qがそれぞれ点P$^\prime$，Q$^\prime$に移されるものとする．$\triangle$OP$^\prime$Q$^\prime$の面積は$\triangle$OPQの何倍か．

次の問いに答えよ．

(1)方程式$2^x=3^{1-x}$を解け．
(2)$\cos 2\theta-3\cos \theta+2=0$を満たす$\theta$の値を求めよ．ただし，$0 \leqq \theta < 2\pi$である．
(3)$x^2-xy+y^2=1$のとき，$x+y$のとり得る値の範囲を求めよ．

$2$次の正方行列$A=\left( \begin{array}{cc}
\cos \alpha & \displaystyle \frac{4}{3}\cos \beta \\
\displaystyle \frac{3}{4}\sin \alpha & \sin \beta
\end{array} \right)$が表す$1$次変換が座標平面における楕円$\displaystyle C:\frac{x^2}{4^2}+\frac{y^2}{3^2}=1$をそれ自身に移すとする．このとき次の問いに答えよ．

(1)$\alpha$を$\beta$の式で表せ．
(2)$A^3=E$(単位行列)となる行列$A$をすべて求めよ．

以下の各問に答えよ．

(1)$7^x=49^{1-x}$を解け．
(2)$\displaystyle x=\frac{\sqrt{5}-3}{2}$のとき，$x^4+x^2$の値を求めよ．
(3)次の定積分を求めよ．
\[ \int_{-2}^0 (2x^2-x) \, dx - \int_1^0 (2x^2-x) \, dx \]
(4)関数$y=(2x-1)(x^2+2x-1)$を微分せよ．
(5)$\displaystyle 3\log_{\frac{1}{2}}3, 2\log_{\frac{1}{2}}5, \frac{5}{2}\log_{\frac{1}{2}}4$の3数の大小を比較せよ．
(6)$\overrightarrow{a}=(1,\ -1),\ \overrightarrow{b}=(-4,\ -3)$のとき，$2\overrightarrow{a}+2\overrightarrow{b}$の大きさを求めよ．
(7)初項から第$n$項までの和$S_n$が$S_n=2n^2-3n$で与えられる数列$\{a_n\}$の一般項を求めよ．
(8)$0 \leqq \theta < 2\pi$のとき，不等式$\displaystyle |\sin \theta|<\frac{1}{2}$を解け．

関数$\displaystyle f(x)=\frac{\sin x}{\sqrt{5+4 \cos x}} \quad (0 \leqq x \leqq 2\pi)$について，次の問いに答えよ．

(1)導関数$f^{\, \prime}(x)$を求め，$f(x)$の増減を調べよ．また，$f(x)$の最大値と最小値を求めよ．
(2)曲線$y=f(x)$と$x$軸で囲まれた2つの部分の面積の和を求めよ．

次の不定積分および定積分を求めよ．

(1)$\displaystyle \int \sin \left( \frac{\pi}{4}+x \right) \sin \left( \frac{\pi}{4} -x \right) \cos x \, dx$
(2)$\displaystyle \int \frac{x \log (x^2+1)}{x^2+1} \, dx$
(3)$\displaystyle \int_0^1 \frac{e^x}{2+3e^x+e^{2x}} \, dx$

三角形OABにおいて，
\[ \text{AB}=4,\ \text{OA}=5,\ \text{OB}=6,\ \angle \text{AOB}=\theta,\ \overrightarrow{\mathrm{OA}}=\overrightarrow{a},\ \overrightarrow{\mathrm{OB}}=\overrightarrow{b} \]
とする．

(1)$\cos \theta$の値を求めよ．
(2)三角形OABの面積を求めよ．
(3)内積$\overrightarrow{a} \cdot \overrightarrow{b}$を求めよ．
(4)$t$を実数とするとき，$|\overrightarrow{a}+t\overrightarrow{b}|$の最小値とそのときの$t$の値を求めよ．

$xy$平面上に点P$_0$を原点とし，点P$_1$，P$_2$，$\cdots$，P$_n$が$y$軸上の正の部分にこの順に並んでいる．$y=x^2 \ (x>0)$上に点Q$_1$，Q$_2$，$\cdots$，Q$_n$がこの順に並んでおり，$k=1$から$n$に対し，$\angle \text{Q}_k \text{P}_{k-1} \text{P}_k= \angle \text{Q}_k \text{P}_k \text{P}_{k-1} = \theta$が成り立っている．$\displaystyle \frac{1}{\tan \theta}=t$とおくとき，次の問いに答えよ．

(1)点P$_1$，P$_2$，P$_3$の座標を求めよ．
(2)P$_n(0,\ y_n)$，Q$_n(x_n,\ x_n^2)$とするとき，$y_n$を$x_{n+1}$で表せ．
(3)点P$_n$の座標を推測して，その結果を数学的帰納法で証明せよ．

実数$a,\ b,\ c,\ d$を成分とする行列$A=\left( \begin{array}{cc}
a & b \\
c & d
\end{array} \right)$の表す$1$次変換によって，点$\mathrm{P}(1,\ 0)$は点$\mathrm{Q}(0,\ -2)$に移され，$\mathrm{Q}$は点$\mathrm{R}(1,\ 1)$に移されるとする．また，行列$B=k \left( \begin{array}{rr}
\cos \theta & -\sin \theta \\
\sin \theta & \cos \theta
\end{array} \right)$とおくとき，$B^2$の表す$1$次変換によって$\mathrm{P}$は$\mathrm{Q}$に移されるとする．ただし，$k$は正の実数とし，$0^\circ \leqq \theta \leqq {180}^\circ$とする．

(1)$A$を求めよ．
(2)$\theta,\ k$を求めよ．
(3)$AB^3$の表す$1$次変換による点$(0,\ 1)$の像を求めよ．