$2$つの曲線
\[ C_1:y=x(x-3)^2,\quad C_2:y=m^2x \quad (m \text{は正の実数}) \]
は異なる$3$点で交わるものとする．原点以外の交点の$x$座標を$\alpha,\ \beta (0<\alpha<\beta)$とする．

(1)$C_1$は，$x=[ア]$で極大値$[イ]$，$x=[ウ]$で極小値$[エ]$をとる．
(2)$m$の値の範囲は$[オ]<m<[カ]$であり
\[ \alpha=[キ]-m,\quad \beta=[ク]+m \]
である．
(3)$C_1$と$C_2$で囲まれた$2$つの領域の面積が等しくなるのは，$m=[ケ]$のときである．このとき，$2$つの領域の面積の和は$[コ]$となる．

$0 \leqq \theta<2\pi$のとき，関数$\displaystyle y=4 \cos^2 \frac{\theta}{2}-\cos 2\theta+1$の最大値と最小値を求めよ．また，そのときの$\theta$の値を求めよ．

事象$X$の確率を$P(X)$で表し，$X$の余事象を$\overline{X}$で表す．事象$A,\ B$が
\[ P(A \cap B)=P(A)P(B) \]
をみたすとき，以下の設問に答えよ．

(1)$P(\overline{A} \cap \overline{B})=P(\overline{A})P(\overline{B})$を示せ．
(2)$\displaystyle P(A \cup B)=\frac{3}{5},\ P(\overline{A} \cup \overline{B})=\frac{13}{15},\ P(A)>P(B)$であるとき，$P(A)$および$P(B)$を求めよ．

$xy$平面上の直線$y=ax$を$L$とし，曲線$y=xe^x$を$C$とする．このとき，以下の設問に答えよ．

(1)$L$と$C$が異なる$2$点で交わるとき，定数$a$の値の範囲を求めよ．
(2)$x<0$の範囲で$L$と$C$が交わるとき，$L$と$C$で囲まれた図形の面積を$a$で表せ．

$a$を$a>1$となる定数とするとき，定積分
\[ S=\int_0^2 |x^2-3ax+2a^2| \, dx \]
の値を求めると，
\[ \left\{ \begin{array}{l}
\text{$1<a \leqq [エ]$のとき，$S=[オ]$であり，} \\
\text{$[エ]<a$のとき，$S=[カ]$である．} \phantom{\displaystyle\frac{\mkakko{}}{2}}
\end{array} \right. \]

関数$\displaystyle f(x)=(\log_2 x)^2-\log_2 x^2-1 \left( \frac{1}{4} \leqq x \leqq 8 \right)$がある．

$x=[サ]$のとき，$f(x)$は最大値$[シ]$をとり，
$x=[ス]$のとき，$f(x)$は最小値$[セ]$をとる．

$x>2$のとき$\sqrt{x^2-4x+4}-\sqrt{x^2+2x+1}$を簡単にすると$[チ]$であり，$-1<x<2$のとき$[ツ]$である．

次の問について，答えを$[　]$内に記入せよ．

(1)点$\mathrm{P}(x,\ y)$が原点$\mathrm{O}$を中心とする半径$\sqrt{2}$の円周上を動くとき，$\sqrt{3}x+y$の最小値は$[ア]$であり，$x^2+2xy+3y^2$の最大値は$[イ]$である．
(2)放物線$y=x^2$上に$3$点$\mathrm{A}(a,\ a^2)$，$\mathrm{B}(-4,\ 16)$，$\mathrm{C}(2,\ 4)$がある．$a>0$かつ$\mathrm{AB}=\mathrm{AC}$であるとき，$a=[ウ]$であり，$\triangle \mathrm{ABC}$の面積は$[エ]$である．

次の問について，答えを$[　]$内に記入せよ．

(1)$\displaystyle 0 \leqq x \leqq \frac{\pi}{2}$のとき，$2 \sin^2 x+\sin 2x$は$x=[ア]$で最大値$[イ]$をとる．
(2)$1$から$9$までの数を$1$つずつ書いた$9$枚の札の中から，同時に$3$枚を引く．その$3$枚の札の数の積が，偶数になる確率は$[ウ]$であり，$6$の倍数になる確率は$[エ]$である．

箱に色のついた玉を入れておく．箱から玉を$1$個取り出して色を確認し箱に戻す試行に対し，次の問に答えよ．

(1)箱に赤玉と白玉をそれぞれ$1$個以上，合わせて$40$個入れ試行を$2$回行う．このとき，赤玉と白玉を$1$個ずつ取り出す確率が$\displaystyle \frac{21}{50}$となるには，赤玉を何個入れればよいか．ただし，白玉より赤玉を多く入れるものとする．
(2)箱に赤玉，白玉，黒玉をそれぞれ$1$個以上，合わせて$40$個入れるとき，取り出した玉が赤なら$1$点，白なら$0$点，黒なら$-1$点を得るとする．箱に入れた白玉と黒玉がともに$n$個のとき，試行を$2$回行って得点が$0$点になる確率を$P(n)$とする．このとき，$P(n)$を$n$を用いて表せ．また，$P(n)$が$\displaystyle \frac{1}{5} \leqq P(n) \leqq \frac{1}{4}$を満たす$n$をすべて求めよ．