次の各問いに答えよ．

(1)$(xy+1)(x+1)(y+1)+xy$を因数分解せよ．
(2)$\displaystyle \sin \theta+\cos \theta=\frac{3}{5} (0^\circ \leqq \theta \leqq 180^\circ)$のとき，$\sin \theta \cos \theta$の値を求めよ．

(3)$\displaystyle \frac{2 \sqrt{7}}{\sqrt{5}+1}-\frac{\sqrt{5}}{\sqrt{7}+\sqrt{5}}$の分母を有理化して簡単にせよ．

(4)$8$個の異なる荷物を$\mathrm{A}$，$\mathrm{B}$，$\mathrm{C}$の$3$人に分けるとき，$\mathrm{A}$に$3$個，$\mathrm{B}$に$2$個，$\mathrm{C}$に$3$個のように分ける方法は何通りあるか．
(5)方程式$x^2+(2a+1)x+a+1=0$が実数解をもつように，定数$a$の値の範囲を求めよ．
(6)$2$次関数$y=x^2-2mx+3m$の最小値を$k$とするとき，$k$の最大値とそのときの$m$の値を求めよ．

次の各問に答えよ．

(1)多項式$f(x)$と$g(x)$の間に

$\displaystyle f(x)=2x+\int_0^1 g(t) \, dt$
$\displaystyle g(x)=\int_0^x f(t) \, dt+\int_0^1 f(t) \, dt$

という関係が成り立つとき，$f(x)$と$g(x)$を求めよ．
(2)関数$y=\log (x+\sqrt{x^2+1})$を微分せよ．
(3)$1$から$6$までの番号が$1$つずつ書かれた$6$枚のカードを横一列に並べる．$1$が書かれたカードと$2$が書かれたカードの間に他のカードが$1$枚ある並べ方は何通りあるか．

袋の中に$1$から$5$の番号のついた赤玉と，$1$から$10$の番号のついた白玉が，それぞれ$1$個ずつ入っている．この袋から同時に$2$個の玉を取り出す試行を考える．$A$は少なくとも$1$個が赤玉である事象，$B$は番号の和が奇数となる事象とする．事象$X$の起こる確率を$P(X)$とするとき，積事象$A \cap B$の起こる確率$P(A \cap B)$，和事象$A \cup B$の起こる確率$P(A \cup B)$を求めたい．次の文章中の空欄に値を入れよ．

「玉の取り出し方は全部で$[$1$]$通りある．
$A$の余事象$\overline{A}$の起こる場合の数は$[$2$]$通りだから，$A$の起こる確率は，
\[ P(A)=1-P(\overline{A})=[$3$] \]
となる．
一方，$B$の起こる場合の数は，赤玉$1$個と白玉$1$個を取り出すときは$[$4$]$通り，赤玉$2$個を取り出すときは$[$5$]$通り，白玉$2$個を取り出すときは$[$6$]$通りある．
よって，$B$の起こる確率は，
\[ P(B)=[$7$] \]
となる．したがって，$A \cap B$の起こる確率は，
\[ P(A \cap B)=[$8$] \]
となり，$A \cup B$の起こる確率は，
\[ P(A \cup B)=[$9$] \]
となる．」

場合の数と確率に関して以下の問に答えよ．

(1)$x,\ y$は$0$または正の整数とする．

(i) 方程式$x+y=6$を満たす$(x,\ y)$の組は何通りあるか．
(ii) 方程式$x+y=6$と不等式$x<y$を同時に満たす$(x,\ y)$の組は何通りあるか．

(2)さいころを$3$回振り，$1$回目に出た目を$x$，$2$回目に出た目を$y$，$3$回目に出た目を$z$とおく．ただし，$x,\ y,\ z$は$1$以上$6$以下の正の整数とする．

(i) $x+y+z=8$となる確率を求めよ．
(ii) $x+y+z=8$かつ$x=y$となる確率を求めよ．
(iii) $x+y+z=8$かつ$x<y$となる確率を求めよ．

男子チームと女子チームがある．$1$から$8$までの数字が書かれた$8$枚のカードがある．カードを$1$枚引き，その数字が$5$以下であれば男子の勝ち，$5$より大きければ女子の勝ちになるゲームをする．引いたカードを戻さずにこのゲームを$3$回するとき，以下の問に答えよ．

(1)$3$回ともすべて男子の勝ちとなる確率を求めよ．
(2)$3$回のゲームで取り出したカードの数字の小さい順に，$X,\ Y,\ Z$とする．$X=2$のとき，少なくとも$1$回は男子が勝ちとなる場合の数を求めよ．
(3)$3$回のゲームで取り出したカードの数字の小さい順に，$X,\ Y,\ Z$とする．少なくとも$1$回は男子が勝ちとなる場合について$X$の期待値を求めよ．

$1$から$4$までの数字が$1$つずつ書かれた赤球が$4$個，$1$から$3$までの数字が$1$つずつ書かれた青球が$3$個，$1$から$2$までの数字が$1$つずつ書かれた白球が$2$個，合計$9$個の球がある．球の大きさはすべて同じである．次の場合の数を求めなさい．

(1)$9$個の球の中から$5$個の球を取り出す組合せの数
(2)$9$個の球の中から赤球を$2$個だけ含めて$5$個の球を取り出す組合せの数
(3)$9$個の球に書かれた数字をすべて消し，色だけに注目して$5$個の球を取り出す組合せの数
(4)$(3)$の条件で$5$個の球を取り出し，一列に並べる場合の数

品物の分配に関する次の問いに答えよ．

(1)異なる$3$個の品物を$\mathrm{A}$，$\mathrm{B}$ $2$人が少なくとも$1$個の品物をもらうように分ける方法は何通りあるか求めよ．ただし，品物は$1$つも残らないように分けるものとする．
(2)異なる$7$個の品物を$\mathrm{A}$，$\mathrm{B}$，$\mathrm{C}$ $3$人に，$\mathrm{A}$に$3$個，$\mathrm{B}$に$2$個，$\mathrm{C}$に$2$個分ける方法は何通りあるか求めよ．
(3)異なる$7$個の品物を$\mathrm{A}$，$\mathrm{B}$，$\mathrm{C}$ $3$人が少なくとも$1$個の品物をもらうように分ける方法は何通りあるか求めよ．ただし，品物は$1$つも残らないように分けるものとする．

品物の分配に関する次の問いに答えよ．

(1)異なる$3$個の品物を$\mathrm{A}$，$\mathrm{B}$ $2$人が少なくとも$1$個の品物をもらうように分ける方法は何通りあるか求めよ．ただし，品物は$1$つも残らないように分けるものとする．
(2)異なる$7$個の品物を$\mathrm{A}$，$\mathrm{B}$，$\mathrm{C}$ $3$人に，$\mathrm{A}$に$3$個，$\mathrm{B}$に$2$個，$\mathrm{C}$に$2$個分ける方法は何通りあるか求めよ．
(3)異なる$7$個の品物を$\mathrm{A}$，$\mathrm{B}$，$\mathrm{C}$ $3$人が少なくとも$1$個の品物をもらうように分ける方法は何通りあるか求めよ．ただし，品物は$1$つも残らないように分けるものとする．

$9$頭の犬と飼育係$4$人がいる．ただし，$9$頭の犬と$4$人の飼育係はそれぞれ区別する．各グループには犬が$3$頭ずつ，飼育係は少なくとも$1$人いるようにふり分ける．これら$3$グループへのふり分け方は何通りあるか．

1個のサイコロを3回投げて，1回目に出た目を$a$，2回目に出た目を$b$，3回目に出た目を$c$とする．次の問いに答えよ．

(1)$a>2b>c$となる確率を求めよ．
(2)$a,\ 2b,\ c$を辺の長さとする三角形を作ることができる$a,\ b,\ c$の条件を求めよ．
(3)$a,\ 2b,\ c$を辺の長さとする直角三角形を作ることができる$a,\ b,\ c$の組$(a,\ b,\ c)$のとり方は何通りあるか．
(4)$b=2$のとき，$a,\ 2b,\ c$を辺の長さとする三角形を作ることができる$a,\ c$の組$(a,\ c)$のとり方は何通りあるか．
(5)$a,\ 2b,\ c$を辺の長さとする三角形を作ることができる確率を求めよ．