原点$\mathrm{O}$を中心とする半径$3$の円を$C$とする．点$\mathrm{A}(5 \sqrt{2},\ 2 \sqrt{2})$を通り円$C$に接する直線で傾きが正のものを$\ell$とし，$C$と$\ell$の接点を$\mathrm{P}$とする．

(1)$\mathrm{OA}$，$\mathrm{AP}$を求めよ．
(2)直線$\mathrm{OA}$と$x$軸のなす角を$\displaystyle \alpha \left( 0<\alpha<\frac{\pi}{2} \right)$とし，$\angle \mathrm{OAP}=\beta$とおく．$\tan \alpha$，$\tan \beta$を求めよ．
(3)$\ell$の傾きを求めよ．

次の問いに答えよ．

(1)$t=\log_2 x$とおく．$x>8$のとき$t>[　]$である．$\displaystyle \log_2 \left( \log_4 \frac{x}{8} \right)=\log_4 \left( \log_8 \frac{x}{2} \right)$のとき，
\[ \log_2 \frac{t-[　]}{[　]}=\log_4 \frac{t-[　]}{[　]} \]
であり，$\displaystyle t=\frac{[　]+[　] \sqrt{[　]}}{[　]}$である．

(2)$1$辺の長さが$4$の正三角形$\mathrm{ABC}$の辺$\mathrm{AB}$を$3:1$に内分する点を$\mathrm{D}$とし，$\displaystyle \frac{1}{4} \overrightarrow{\mathrm{AB}}=\overrightarrow{b}$，$\displaystyle \frac{1}{4} \overrightarrow{\mathrm{AC}}=\overrightarrow{c}$とおくと，$\overrightarrow{\mathrm{CD}}=[　] \overrightarrow{b}-[　] \overrightarrow{c}$である．さらに$\mathrm{CD}$の中点を$\mathrm{E}$とすると
\[ \overrightarrow{\mathrm{BE}}=-\frac{[　]}{[　]} \overrightarrow{b}+[　] \overrightarrow{c},\quad \mathrm{BE}=\frac{\sqrt{[　]}}{[　]} \]
である．

$0<a<2$，$f(x)=x^5-a^4x$とする．

(1)曲線$y=f(x) (a \leqq x \leqq 2)$と直線$x=2$および$x$軸で囲まれる部分の面積$S(a)$を求めよ．
(2)曲線$y=f(x)$と$x$軸で囲まれる$2$つの部分の面積の和$T(a)$を求めよ．
(3)$S(a)+T(a)$を最小にする$a$の値を求めよ．

次の問いに答えよ．

(1)$\displaystyle \frac{x^3(x-1)^2}{x^2+1}=x^3+px^2+qx+r+\frac{s}{x^2+1}$をみたす定数$p,\ q,\ r,\ s$の値を求めよ．
(2)置換積分法により，$x=\tan \theta$とおいて$\displaystyle \int_0^1 \frac{dx}{x^2+1}$の値を求めよ．
(3)$\displaystyle \frac{x^3(x-1)^2}{x^2+1} \geqq \frac{x^3(x-1)^2}{k} (0 \leqq x \leqq 1)$をみたす最小の正の定数$k$の値を求めよ．
(4)上の$(1)$，$(2)$，$(3)$の結果を使って，$\displaystyle \pi<\frac{63}{20}$を示せ．

次の問いに答えよ．

(1)$2x^2-19x+a<0$をみたす実数$x$が存在するとき，定数$a$の値の範囲は$\displaystyle a<\frac{[　]}{[　]}$である．$2x^2-19x+a<0$をみたす整数$x$がただ$1$つ存在するとき，その整数$x$は$[　]$であり，定数$a$の値の範囲は$[　] \leqq a<[　]$である．
(2)外接円の半径が$16$である$\triangle \mathrm{ABC}$において$\displaystyle \cos B=\frac{\sqrt{7}}{4}$，$\displaystyle \cos C=\frac{3 \sqrt{7}}{8}$とするとき，$\displaystyle \sin B=\frac{[　]}{[　]}$，$\mathrm{AC}=[　]$，$\mathrm{BC}=[　] \sqrt{[　]}$である．

次の命題$①$～$⑥$を考える．ただし$a,\ b,\ x$は実数とする．

$① a>b$ならば$a-b>1$
$② a>b$ならば$b-a<1$
$③ a^2=b^2$ならば$a=b$
$④ x>3$ならば$x^2-x-6>0$
$⑤ x^2-x-6>0$ならば$x>3$
$⑥ $鈍角三角形の最小の角は${45}^\circ$より小さい

(1)正しい命題の番号を書け．
(2)正しくない命題のそれぞれに対し，反例をあげよ．

以下の設問に答えよ．

(1)整数$x_1,\ \cdots,\ x_4$に対して，
\[ \left\{ \begin{array}{l}
x_1+x_2+x_3+x_4=14 \\
x_k \geqq 2 (k=1,\ \cdots, 4)
\end{array} \right. \]
となる組$(x_1,\ \cdots, x_4)$の総数を求めよ．
(2)整数$y_1,\ \cdots,\ y_5$に対して，
\[ \left\{ \begin{array}{l}
y_1+y_2+y_3+y_4+y_5=7 \\
y_k \geqq 0 (k=1,\ \cdots, 5)
\end{array} \right. \]
となる組$(y_1,\ \cdots, y_5)$の総数を求めよ．

$a>0$，$b>1$である定数$a,\ b$に対して，関数$f(x)$を
\[ f(x)=|\abs{ax-1|-b} \]
と定め，定積分$S$を
\[ S=\int_0^1 f(x) \, dx \]
とする．このとき以下の設問に答えよ．

(1)$0<a<1$の場合，$S$を$a,\ b$を用いて表せ．
(2)$1 \leqq a<b+1$の場合，$S$を$a,\ b$を用いて表せ．
(3)$a \geqq b+1$の場合，$S$を$a,\ b$を用いて表せ．

次の各問に答えよ．

(1)円$C:x^2+y^2-4x+6y+8=0$の中心は$([ア],\ [イウ])$，半径は$\sqrt{[エ]}$である．直線$(m+3)x-my-6=0$が$C$と接するような定数$m$の値は$[オカ]$または$[キ]$である．
(2)$\displaystyle 0 \leqq \theta \leqq \frac{\pi}{2}$とする．$F=(1-4 \sin \theta) \cos 2\theta$は$t=\sin \theta$を用いて表すと，
\[ F=[ク] t^3-[ケ] t^2-[コ] t+[サ] \]
となる．$F$は$\displaystyle \theta=\frac{[シ]}{[ス]} \pi$のとき，最小値$\displaystyle \frac{[セソ]}{[タ]}$をとる．

次の設問の空欄を，あてはまる数値や記号，式などで埋めなさい．

(1)式$(x-2y+3z)^2$を展開したとき，$y^2$の係数は$[$1$]$であり，$yz$の係数は$[$2$]$である．
(2)下の図の斜線部分は$3$つの不等式$[$3$]$，$[$4$]$，$[$5$]$で表される．ただし，境界線は含まないものとする．
（図は省略）
(3)$2$つの複素数$2+\sqrt{3}i$，$2-\sqrt{3}i$を解とする$2$次方程式の$1$つは
\[ x^2-[$6$]x+[$7$]=0 \]
である．
(4)$108$を素因数分解すると，$2$の$[$8$]$乗と$3$の$[$9$]$乗の積として表すことができる．したがって，$108$の正の約数は全部で$[$10$]$個である．
(5)当たりくじ$3$本を含む$10$本のくじがある．引いたくじはもとに戻さないものとして，$\mathrm{A}$，$\mathrm{B}$，$\mathrm{C}$の$3$人がこの順に$1$本ずつくじを引く．このとき$3$人のうちで$\mathrm{B}$と$\mathrm{C}$の$2$人だけが当たる確率は$[$11$]$であり，$3$人のうちで$\mathrm{B}$か$\mathrm{C}$のどちらか$1$人だけが当たる確率は$[$12$]$である．
(6)$a_{n+1}-a_n=1$，$a_1=0$と定められた数列の一般項は$[$13$]$である．また，$a_{n+1}-a_n=n$，$a_1=0$と定められた数列の一般項は$[$14$]$である．
(7)式$\sqrt{7+2 \sqrt{10}}+\sqrt{13-4 \sqrt{10}}$を簡単にすると$[$15$]$，式$\sqrt{8+2 \sqrt{15}}+\sqrt{5+2 \sqrt{6}}$を簡単にすると$[$16$]$である．
(8)$2$次関数
\[ y=ax^2+2ax+b \quad (a<0) \]
の定義域を$|x| \leqq 2$，値域を$|y| \leqq 9$とする．このとき，$a=[$17$]$で，$b=[$18$]$である．