円に内接する四角形$\mathrm{ABCD}$があり，$\mathrm{AD}=5$，$\mathrm{BC}=10$，対角線$\mathrm{BD}=\sqrt{91}$，$\angle \mathrm{BAD}=120^\circ$である．

(1)$\mathrm{AB}=[][]$であり，三角形$\mathrm{ABD}$の面積は$\displaystyle S_1=\frac{[][] \sqrt{3}}{2}$である．
(2)三角形$\mathrm{BCD}$の面積が$\displaystyle S_2=\frac{45 \sqrt{3}}{2}$であれば，$\mathrm{DC}=[][]$である．
(3)この円の半径は$\displaystyle \frac{\sqrt{273}}{[][]}$である．
(4)この円の中心を$\mathrm{O}$としたとき，三角形$\mathrm{BOD}$の面積は$\displaystyle S_3=\frac{91 \sqrt{3}}{[][]}$である．

次の問いに答えよ．

(1)$0 \leqq \theta<2\pi$とする．$2 \sin^2 \theta-3 \cos \theta-3 \geqq 0$を満足する$\theta$の範囲は$[　]$であり，この$\theta$に対する$\tan \theta$の最大値は$[　]$である．
(2)数字$1$のカード$1$枚，数字$3$のカード$2$枚，数字$a$（$a$は$1,\ 3,\ 6$以外の正の整数）のカード$2$枚，数字$6$のカード$b$枚の中から無作為に$1$枚のカードを取り出したとき，そのカードに記された数字の期待値が$\displaystyle \frac{9}{2}$になった．このとき$(a,\ b)$の組をすべて求めると$(a,\ b)=[　]$である．
(3)$f(x)=x^6-2x^4-x^2+2$とする．$f(x)$を整数の範囲で因数分解すると$[　]$となり，複素数の範囲で因数分解すると$[　]$となる．

次の問いに答えよ．

(1)$(a^{\frac{1}{2}} \times a^4 \div a^2)^6 \div a^2=a^{[][]}$
(2)$\log_49 \cdot \log_3125 \cdot \log_516=[][]$
(3)方程式$\displaystyle \left( \frac{1}{4} \right)^{2x} \times 8^{1-x}=16^{x+1}$の解は，$\displaystyle x=-\frac{1}{[][]}$である．
(4)不等式$\log_2 (x-10)<\log_2(x-3)-3$の解は，$[][]<x<[][]$である．

次の問に答えよ．

(1)$a \neq 1$とする．
\[ \left( \begin{array}{cc}
a & 1-a \\
1-b & b
\end{array} \right) \left( \begin{array}{c}
p \\
1-p
\end{array} \right)=\left( \begin{array}{c}
p \\
1-p
\end{array} \right) \]
を満たす数$p$を求めよ．

(2)等式$\displaystyle \lim_{x \to \frac{\pi}{6}} \frac{\sin \left( 2x-\displaystyle \frac{\pi}{3} \right)}{ax-b}=1$が成り立つとき，定数$a,\ b$の値を求めよ．

(3)平面上の点$\mathrm{P}(1,\ 1)$，$\mathrm{A}(1,\ 0)$，$\mathrm{B}(0,\ 1)$に対し，線分$\mathrm{AB}$を$2:3$に内分する点を$\mathrm{Q}$とする．直線$\mathrm{PQ}$の方程式を求めよ．

次の問いに答えよ．

(1)$f(t)=be^{at}$（$a,\ b$：定数）を微分した答えを$f(t)$を用いて表すと，
\[ \frac{d}{dt}f(t)=[　] \qquad \cdots\cdots① \]
である．
(2)物体が水平面に対し垂直な方向に落下するものとする．デカルトは時刻$t$での物体の速度について，速度が落下距離に比例するものと考えた．これに従えば，時刻$t$での物体の落下距離を$f(t)$とし，$f(0)=x_0>0$，その比例定数を$c_0>0$とするとき，$①$を満たすような関数が$f(t)=be^{at}$の形で表わされることを用いると$f(t)=[　]$である．
(3)一方，ガリレオは速度が落下した時間に比例すると考えた．時刻$T$で落下しはじめた物体の，時刻$t (t \geqq T)$での高さを$g(t)$とし，$g(T)=x_1>0$，その比例定数を$c_1>0$とするとき，$g(t)=[　]$である．

次の問に答えよ．

(1)$\displaystyle f(x)=1+x+\frac{x^2}{2!}+\frac{x^3}{3!}+\cdots +\frac{x^{100}}{100!}$とおく．$f^\prime(x)$を$f(x)$の導関数とするとき，$99!(f(1)-f^\prime(1))$を求めよ．
(2)放物線$y=2-x^2$と$x$軸で囲まれた図形を，$x$軸のまわりに$1$回転してできる回転体の体積を求めよ．
(3)定積分$\displaystyle \int_0^{\sqrt{3}} (x+x^3)\sqrt{1+x^2} \, dx$の値を求めよ．

$\overrightarrow{\mathrm{0}}$でない$2$つのベクトル$\overrightarrow{a}=(1,\ z)$，$\overrightarrow{b}=(x,\ y)$のなす角を$\theta$とする．次の問に答えよ．

(1)$\theta=0$のとき，$z$を$x,\ y$で表せ．

(2)$\displaystyle \theta=\frac{\pi}{2}$のとき，$z$を$x,\ y$で表せ．

(3)$\displaystyle \theta=\frac{\pi}{4}$のとき，$z$を$x,\ y$で表せ．

以下の問に答えよ．

(1)関数$\displaystyle f(x)=\frac{\log (x+1)}{\log x} (x>1)$の導関数$f^\prime(x)$を求めよ．

(2)次の不等式を証明せよ．
\[ \log_32<\log_43<\log_54<\log_65<\log_76<\log_87<\log_98<\log_{10}9 \]

次の問に答えよ．

(1)関数$f(x)=x^3+3ax^2+3(10-3a)x$が極値をもつような実数$a$の範囲を求めよ．
(2)曲線$y=e^x-2$と$x$軸および$y$軸で囲まれた部分の面積を求めよ．
(3)定積分$\displaystyle \int_{\frac{\pi}{6}}^{\frac{\pi}{3}} (\cos x) \log (\sin x) \, dx$の値を求めよ．ただし，$\log$は自然対数とする．

関数$f(x)$を$f(x)=(2x-1)^2 e^{\frac{1}{x}}$とおく．次の問に答えよ．

(1)関数$y=e^{\frac{1}{x}}$を微分せよ．
(2)関数$f(x)$の導関数$f^\prime(x)$を求めよ．
(3)極限$\displaystyle \lim_{x \to \infty}f(x)$，$\displaystyle \lim_{x \to +0}f(x)$，$\displaystyle \lim_{x \to -0}f(x)$を調べよ．
(4)関数$y=f(x)$の増減，極値を調べて，そのグラフをかけ．