$a$を正の定数とする．$\mathrm{AB}=a$，$\mathrm{AC}=2a$，$\displaystyle \angle \mathrm{BAC}=\frac{2}{3}\pi$である$\triangle \mathrm{ABC}$と，
\[ |2 \overrightarrow{\mathrm{AP}}-2 \overrightarrow{\mathrm{BP}}-\overrightarrow{\mathrm{CP}}|=a \]
を満たす動点$\mathrm{P}$がある．このとき，次の問いに答えよ．

(1)辺$\mathrm{BC}$を$1:2$に内分する点を$\mathrm{D}$とするとき，$|\overrightarrow{\mathrm{AD}}|$を求めよ．
(2)$|\overrightarrow{\mathrm{AP}}|$の最大値を求めよ．
(3)線分$\mathrm{AP}$が通過してできる図形の面積$S$を求めよ．

$a$を定数とする．$a_n=-2n+a$で定められる数列$\{a_n\}$を次のような群に分け，第$k$群には$k$個の項が入るようにする．

\quad $a_1 \qquad | \ a_2,\ a_3 \ | \ a_4,\ a_5,\ a_6 \ | \ a_7,\ a_8,\ a_9,\ a_{10} \ | \ \cdots$
第$1$群 \quad 第$2$群 \qquad 第$3$群 \qquad\quad 第$4$群

第$k$群に含まれるすべての項の和を$S_k$とするとき，次の問いに答えよ．

(1)$S_k$を求めよ．
(2)$a=212$のとき，$S_k$が最大となる群に含まれる項の平均値を求めよ．
(3)$a=92$のとき，$|S_k|=|S_{k+1|}$を満たす$k$を求めよ．

$a$を正の定数とし，曲線$\displaystyle y=\frac{\log x}{a}$を$C$とする．次の問いに答えよ．ただし，対数は自然対数とし，$e$は自然対数の底とする．

(1)点$\displaystyle \left( 0,\ 1-\frac{1}{a} \right)$から曲線$C$に引いた接線の方程式を$a$を用いて表せ．
(2)$(1)$で求めた接線と曲線$C$と$x$軸によって囲まれた部分のうち第$1$象限の部分の面積を$a$を用いて表せ．
(3)曲線$C$が曲線$\displaystyle y=\frac{x^2}{2e}$と共有点をもち，その点における$2$つの曲線の接線が一致しているとき，曲線$C$と曲線$\displaystyle y=\frac{x^2}{2e}$と$x$軸によって囲まれた部分の面積を求めよ．

平面上に$\triangle \mathrm{OAB}$と点$\mathrm{P}$があり，実数$k,\ m,\ n$に対して
\[ k \overrightarrow{\mathrm{PO}}+m \overrightarrow{\mathrm{PA}}+n \overrightarrow{\mathrm{PB}}=\overrightarrow{\mathrm{0}} \]
が成り立つとする．次の問いに答えよ．

(1)$k=4$，$m=1$，$n=2$のとき，$\triangle \mathrm{POA}$，$\triangle \mathrm{POB}$，$\triangle \mathrm{PAB}$の面積比を最も簡単な整数の比で表せ．
(2)$k$を$0$以上の定数とする．点$\mathrm{P}$が$m \geqq 0$，$n \geqq 0$，$m+n=3$を満たしながら動くとき，点$\mathrm{P}$の軌跡は線分になることを示せ．
(3)点$\mathrm{P}$が$k \geqq 1$，$m \geqq 0$，$n \geqq 0$，$m+n=3$を満たしながら動くとき，点$\mathrm{P}$の存在する領域$D$を図示せよ．また，領域$D$の面積は$\triangle \mathrm{OAB}$の面積の何倍になるかを求めよ．

$a$を正の定数とする．関数$f(x)$は
\[ f(x)=2 \cos x-a \int_0^{\frac{\pi}{2}} f(t) \sin x \, dt \]
を満たしているとする．次の問いに答えよ．

(1)$f(x)$を求めよ．
(2)$\displaystyle \int_0^{\pi} f(x) \sin x \, dx=-\frac{\pi}{2}$を満たす定数$a$の値を求めよ．
(3)$a$が$(2)$で求めた値のとき，次の$(ⅰ)$，$(ⅱ)$に答えよ．

(i) $0 \leqq x \leqq \pi$における関数$f(x)$の最大値と最小値を求めよ．
(ii) $\displaystyle \int_0^{\pi} |f(x)| \, dx$の値を求めよ．

$a$を$\displaystyle \frac{\pi}{2}<a<\pi$を満たす定数とする．$2$つの曲線
\[ y=\sin x \left( \frac{\pi}{4} \leqq x \leqq a \right),\quad y=\cos x \left( \frac{\pi}{4} \leqq x \leqq \frac{\pi}{2} \right) \]
と$2$つの直線$x=a$，$y=0$で囲まれる図形を$D$とする．このとき，次の問に答えよ．

(1)$D$の面積$S$を求めよ．
(2)$D$を$x$軸の周りに$1$回転してできる立体の体積$V$を求めよ．

次の条件によって定められる数列$\{a_n\}$，$\{b_n\}$について，次の問に答えよ．

$a_1=3,\quad b_1=4,$
$2a_{n+1}+b_{n+1}=3a_n+1,\quad -a_{n+1}-2b_{n+1}=3b_n-17 \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$

(1)$c_n=a_n-a$，$d_n=b_n-b$とおいて
\[ \left( \begin{array}{c}
c_{n+1} \\
d_{n+1}
\end{array} \right)=\left( \begin{array}{cc}
2 & 1 \\
-1 & -2
\end{array} \right) \left( \begin{array}{c}
c_n \\
d_n
\end{array} \right) \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
となる定数$a,\ b$を求めよ．
(2)数列$\{a_n\},\ \{b_n\}$の一般項を求めよ．

$t$を定数とする$2$次方程式$\displaystyle z^2-tz+t-\frac{1}{2}=0$について，次の各問に答えよ．ただし，定数$t$は実数とする．

(1)この$2$次方程式が実数解をもち，すべての解が$-1$以上$1$以下であるような定数$t$の値の範囲を求めよ．
(2)この$2$次方程式が$2$つの共役な虚数解$z=x \pm yi$（$x,\ y$は実数，$i$は虚数単位）をもち，$x^2+y^2 \leqq 1$を満たすような定数$t$の値の範囲を求めよ．

$\displaystyle f(x)=\frac{x}{{2}^x}$とし，$f^\prime(x)$を$f(x)$の導関数とする．このとき，次の問いに答えよ．

(1)定数$c$を$0 \leqq c \leqq 2$とする．このとき，$0 \leqq x \leqq 2$を満たす$x$に対して，不等式
\[ f(x) \leqq f^\prime(c)(x-c)+f(c) \]
が成り立つことを示せ．また，等号が成立するのはどのようなときか述べよ．
(2)$n$を自然数とする．$x_1,\ x_2,\ \cdots,\ x_n$は$0$以上の実数で，$x_1+x_2+\cdots +x_n=2$を満たすとする．このとき，不等式
\[ f(x_1)+f(x_2)+\cdots +f(x_n) \leqq n f \left( \frac{2}{n} \right) \]
が成り立つことを示せ．また，等号が成立するのはどのようなときか述べよ．

$2$次関数$y=2x^2-(3k+1)x+k+5$，および$y=-x^2+(k+2)x+k-1$で表されるグラフを，それぞれ$C_1$，$C_2$とするとき，次の問いに答えなさい．

(1)$C_1$，$C_2$が$2$つの異なる交点をもつような定数$k$の値の範囲を求めなさい．また，$k$がその範囲にあるとき，$2$つの交点を結ぶ線分の中点の$x$座標を求めなさい．
(2)$C_1$，$C_2$が$2$つの異なる交点をもち，これら$2$つの交点を通る直線の傾きが$3$となるときの$k$の値を求めなさい．