$0 \leqq k \leqq 1$のとき，直線$x-2+ky=0$と直線$-k(x+2)+y=0$について，次の各問に答えよ．

(1)$2$つの直線の交点$\mathrm{P}(x,\ y)$の座標を$k$を用いて表せ．
(2)点$\mathrm{P}$の$x$座標の動く範囲を求めよ．
(3)点$\mathrm{P}$の軌跡を求め，図示せよ．

次の$[　]$に適切な答えを入れよ．

(1)$\displaystyle \sin (\theta+\frac{2}{3}\pi)+\cos (\theta+\frac{1}{6}\pi)$を$r \sin (\theta+\alpha)$と表せば，$r=[ア]$，$\alpha=[イ]$である．ただし，$0 \leqq \alpha<2\pi$とする．
(2)$a>0$とするとき，$3$辺の長さが$a,\ a^2,\ a^3$となる三角形が存在するのは，$[ウ]<a<[エ]$のときである．

$b<a^2$を満たす点$\mathrm{P}(a,\ b)$から放物線$C:y=x^2$へ$2$本の接線$\ell_1,\ \ell_2$を引き，その接点をそれぞれ$(\alpha,\ \alpha^2)$，$(\beta,\ \beta^2)$とする．ただし$\alpha<\beta$にとる．放物線$C$と$2$直線$\ell_1,\ \ell_2$で囲まれた部分の面積を$S$とするとき，次の各問に答えよ．

(1)$a$と$b$を$\alpha$と$\beta$を用いてそれぞれ表せ．
(2)$S$を$\alpha$と$\beta$を用いて表せ．
(3)点$\mathrm{P}$が直線$y=x-2$上を動くときの$S$の最小値と，それを与える$\mathrm{P}$の座標を求めよ．

$|\overrightarrow{a}|=2$，$|\overrightarrow{b}|=1$，$\displaystyle \overrightarrow{a} \cdot \overrightarrow{b}=\frac{\sqrt{14}}{2}$とする．$\overrightarrow{\mathrm{OA}}=\overrightarrow{a}+\sqrt{t} \overrightarrow{b}$，$\overrightarrow{\mathrm{OB}}=\overrightarrow{a}-\sqrt{t} \overrightarrow{b} (t>0)$とするとき，$\angle \mathrm{AOB}$が鋭角となるような$t$の値の範囲は$[　]$であり，$\angle \mathrm{AOB}=60^\circ$となるような$t$の値は$[　]$である．

数列$3,\ 5,\ 8,\ 12,\ 17,\ 23,\ \cdots$の初項から第$n$項までの和を$S_n$とすると，$S_n=[　]$である．また，$T_n=1+3x^2+5x^4+\cdots +(2n-1)x^{2n-2}$とする．$n \geqq 2$のとき，$(1-x^2)^2 T_n$を求めると，$(1-x^2)^2 T_n=[　]$である．

$a>0$とする．曲線$C:y=a \sqrt{x}-\log x (x>0)$が$x$軸に接するとするとき，次の問いに答えよ．ただし，対数は自然対数とする．

(1)$a$の値を求めよ．
(2)曲線$C$と直線$x=1$および$x$軸によって囲まれる部分の面積を求めよ．

関数$f(x)=x(\log x)^2 (x>0)$について，次の問いに答えよ．ただし，対数は自然対数とする．

(1)この関数の増減，極値，グラフの凹凸および変曲点を調べ，増減表を書け．
(2)曲線$y=f(x)$と変曲点における接線，および直線$x=1$によって囲まれる部分の面積を求めよ．

$x$に関する方程式$3 \log_x 5+2 \log_5 x=7$を解くと$x=[　]$である．また，すべての実数$x$に対して，不等式$x^2 \log_23+2x \log_2a+\log_23 \geqq x^2+2x+1$が成立するとき，$a$のとりうる値の範囲は$[　]$である．

第$2$項が$\displaystyle \frac{3}{4}$，第$5$項が$48$であるような等比数列の一般項を求めると$a_n=[　]$である．また，初項から第$n$項までの和を$S_n$とするとき，$16S_n+1 \geqq 10000$となる最小の整数$n$を求めると$n=[　]$である．

関数$f(x)=\sin x(1+\cos x) (0 \leqq x \leqq \pi)$について，次の問いに答えよ．

(1)関数$f(x)$の最大値を求めよ．
(2)曲線$y=f(x)$と$x$軸とで囲まれた図形の面積を求めよ．