$xy$平面上に，原点$\mathrm{O}$を中心とする半径$1$の円$C$と，点$(4,\ 3)$を中心とする半径$1$の円$D$がある．円$C$上に異なる$2$点$\mathrm{A}$，$\mathrm{B}$があり，円$D$上に点$\mathrm{P}$がある．$2$つの直線$\mathrm{AP}$，$\mathrm{BP}$は円$C$の接線とする．直線$\mathrm{AB}$と直線$\mathrm{OP}$の交点を$\mathrm{Q}$とするとき，以下の問いに答えよ．

(1)点$\mathrm{P}$の座標を$(5,\ 3)$とするとき，直線$\mathrm{AB}$の方程式を求めよ．
(2)$(1)$のとき，点$\mathrm{Q}$の座標を求めよ．
(3)点$\mathrm{P}$が円$D$の円周上を動くとき，点$\mathrm{Q}$の軌跡が点$\displaystyle \left( \frac{1}{6},\ \frac{1}{8} \right)$を中心とする半径$\displaystyle \frac{1}{24}$の円となることを示せ．

$\triangle \mathrm{ABC}$において
\[ \frac{2 \sqrt{3}}{\sin A}=\frac{2 \sqrt{2}}{\sin B}=\frac{\sqrt{2}+\sqrt{6}}{\sin C} \]
が成り立っているとする．このとき，それぞれ次の問いに答えなさい．

(1)$\cos A$の値を求めなさい．
(2)$\triangle \mathrm{ABC}$の面積が$2 \sqrt{3}-2$であるとき，$a$の値を求めなさい．
(3)$C$の値を求めなさい．

次の連立不等式で定まる座標平面上の領域$D$を考える．
\[ x^2+ (y-1)^2 \leqq 1, \quad x \geqq \frac{\sqrt{2}}{3} \]
直線$\ell$は原点を通り，$D$との共通部分が線分となるものとする．その線分の長さ$L$の最大値を求めよ．また，$L$が最大値をとるとき，$x$軸と$\ell$のなす角$\theta\ (0<\theta<\displaystyle\frac{\pi}{2})$の余弦$\cos \theta$を求めよ．

座標平面上で2つの不等式
\[ y \geqq \frac{1}{2}x^2,\quad \frac{x^2}{4}+4y^2 \leqq \frac{1}{8} \]
によって定まる領域を$S$とする．$S$を$x$軸のまわりに回転してできる立体の体積を$V_1$とし，$y$軸のまわりに回転してできる立体の体積を$V_2$とする．

(1)$V_1$と$V_2$の値を求めよ．
(2)$\displaystyle\frac{V_2}{V_1}$の値と1の大小を判定せよ．

次の各問に答えよ．

(1)$a$が正の実数のとき$\displaystyle\lim_{n \to \infty}(1+a^n)^{\frac{1}{n}}$を求めよ．
(2)定積分$\displaystyle\int_1^{\sqrt{3}}\frac{1}{x^2}\log \sqrt{1+x^2}\, dx$の値を求めよ．

$\displaystyle -\frac{\pi}{2} \leqq \theta \leqq \frac{\pi}{2}$で定義された関数
\[ f(\theta) = 4\cos 2\theta\, \sin \theta \ +\ 3\!\sqrt{2}\, \cos 2\theta \ -\ 4\sin \theta \]
を考える．

(1)$x=\sin \theta$とおく．$f(\theta)$を$x$で表せ．
(2)$f(\theta)$の最大値と最小値，およびそのときの$\theta$の値を求めよ．

$\mathrm{A}$と$\mathrm{B}$の$2$チームが試合を行い，どちらかが先に$k$勝するまで試合をくり返す．各試合で$\mathrm{A}$が勝つ確率を$p$，$\mathrm{B}$が勝つ確率を$q$とし，$p+q=1$とする．$\mathrm{A}$が$\mathrm{B}$より先に$k$勝する確率を$P_k$とおく．

(1)$P_2$を$p$と$q$で表せ．
(2)$P_3$を$p$と$q$で表せ．
(3)$\displaystyle\frac{1}{2} < q < 1$のとき，$P_3 < P_2$であることを示せ．

$a$を正の定数とし，$xy$平面上の曲線$C$の方程式を$y=x^3-a^2x$とする．

(1)$C$上の点A$(t,\ t^3-a^2t)$における$C$の接線を$\ell$とする．$\ell$と$C$で囲まれた図形の面積$S(t)$を求めよ．ただし，$t$は0でないとする．
(2)$b$を実数とする．$C$の接線のうち$xy$平面上の点B$(2a,\ b)$を通るものの本数を求めよ．
(3)$C$の接線のうち点B$(2a,\ b)$を通るものが2本のみの場合を考え，それらの接線を$\ell_1,\ \ell_2$とする．ただし，$\ell_1$と$\ell_2$はどちらも原点$(0,\ 0)$を通らないとする．$\ell_1$と$C$で囲まれた図形の面積を$S_1$とし，$\ell_2$と$C$で囲まれた図形の面積を$S_2$とする．$S_1 \geqq S_2$として，$\displaystyle\frac{S_1}{S_2}$の値を求めよ．

$a>0$とする．$C_1$を曲線$\displaystyle x^2+\frac{y^2}{a^2}=1$，$C_2$を直線$y=2ax-3a$とする．このとき，以下の問いに答えよ．

(1)点Pが$C_1$上を動き，点Qが$C_2$上を動くとき，線分PQの長さの最小値を$f(a)$とする．$f(a)$を$a$を用いて表せ．
(2)極限値$\displaystyle\lim_{a \to \infty}f(a)$を求めよ．

さいころを$n$回投げて出た目を順に$X_1,\ X_2,\cdots,\ X_n $とする．さらに
\[ Y_1 = X_1, \quad Y_k = X_k + \frac{1}{Y_{k-1}} \quad (k=2,\ \cdots,\ n) \]
によって$Y_1,\ Y_2,\cdots,\ Y_n$を定める．
\[ \frac{1+\sqrt{3}}{2} \leqq Y_n \leqq 1+\sqrt{3} \]
となる確率$p_n$を求めよ．