$a,\ p$を定数とする．曲線$C_1:x^2+y^2=2 (x \geqq 0,\ y \geqq 0)$と曲線$C_2:y=a(x-p)^2$は点$(1,\ 1)$において接線が直交している．このとき，以下の問に答えよ．

(1)$a$と$p$の値を求めよ．
(2)曲線$C_1,\ C_2$および$x$軸で囲まれた部分の面積を求めよ．

座標平面上の点$(x,\ y)$に対し，
\[ y=2 \sqrt{-x^2+4x-3}+1 \cdots\cdots① \]
が成立している．

(1)$①$の定義域は$[ア] \leqq x \leqq [イ]$，値域は$[ウ] \leqq y \leqq [エ]$である．
(2)$2$点$\mathrm{A}$，$\mathrm{B}$を$([オ],\ [カ] \pm \sqrt{[キ]})$にとると，$①$のグラフ上の任意の点$\mathrm{P}$に対し，常に$\mathrm{PA}+\mathrm{PB}=[ク]$が成り立つ．
(3)直線$y=x+k$が$①$のグラフと共有点を持つような定数$k$の範囲は
\[ [ケコ] \leqq k \leqq [サシ]+\sqrt{[ス]} \]
である．
(4)不等式$x-1 \leqq 2 \sqrt{-x^2+4x-3}+1$の解は
\[ [セ] \leqq x \leqq [ソ]+\frac{[タ]}{[チ]} \sqrt{[ツ]} \]
である．

次の問いに答えよ．

(1)$7^{2013}$の$1$の位の数字は$[　]$である．
(2)$a,\ b$を定数とする．整式$P(x)=x^3+2x^2+ax+b$は$x-2$で割り切れるが，$x+3$で割ると$5$余る．このとき$a=[　]$，$b=[　]$である．
(3)$x^2y+y^2z+z^2x+xy^2+yz^2+zx^2+3xyz$を因数分解すると$[　]$である．

$\displaystyle f(x)=\frac{\cos 5x}{\cos x} \left( 0<x<\frac{\pi}{2} \right)$とする．

(1)$\cos 4x=a \cos^2 2x+b$をみたす定数$a,\ b$の値を求めよ．
(2)$\cos 4x=l \cos^4 x+m \cos^2 x+n$をみたす定数$l,\ m,\ n$の値を求めよ．
(3)$\sin 4x \sin x=(p \cos^4 x+q \cos^2 x+r) \cos x$をみたす定数$p,\ q,\ r$の値を求めよ．
(4)$f(x)$の最小値を求めよ．

以下の各問いに答えなさい．

(1)関数$y=(x+1)(3-x)$のグラフの頂点の座標を求めなさい．
(2)頂点の座標が点$(-2,\ 1)$で，点$(-3,\ -1)$を通る$2$次関数を求めなさい．
(3)$(2)$で求めた$2$次関数のグラフを$x$軸方向に$-1$，$y$軸方向に$-2$だけ平行移動するとき，$2$次関数$y=ax^2+bx+c$のグラフになるとする．この定数$a,\ b,\ c$の値を求めなさい．
(4)$a$を正の定数とする．$2$次関数$y=ax^2+2ax+b$は，区間$-1 \leqq x \leqq 0$における最大値が$2$，最小値が$-2$とする．このとき，定数$a,\ b$の値を求めなさい．

関数$f(x)$は次の等式を満たすものとする．
\[ \int_1^x f(t) \, dt=x^3+3x^2 \int_0^1 f(t) \, dt+x+k \]
ただし，$k$は定数とする．

(1)$f(x)=[ア]x^2-[イ]x+[ウ]$であり，$k=[エ]$である．関数$f(x)$は$x=[オ]$のとき最小値$[カキ]$をとる．
(2)関数$y=g(x)$のグラフと関数$y=f(x)$のグラフが，直線$x=3$に関して対称であるとすると
\[ g(x)=[ク]x^2-[ケコ]x+[サシ] \]
である．$y=g(x)$のグラフと$x$軸との共有点の$x$座標は
\[ \frac{[スセ] \pm \sqrt{[ソ]}}{[タ]} \]
であり，$y=g(x)$のグラフと$x$軸で囲まれた部分の面積は
\[ \frac{[チ] \sqrt{[ツ]}}{[テ]} \]
である．

$\mathrm{O}$を原点とする座標平面において，曲線$\displaystyle C:y=\frac{1}{x} (x>0)$と直線$\ell:y=-2x+a$を考える．ただし，$a$は定数とする．

(1)$C$と$\ell$が$2$個の共有点をもつとき，$a$のとりうる値の範囲は，$a>[ア] \sqrt{[イ]}$である．
(2)$(1)$の条件のもとで，$C$と$\ell$の共有点を$x$座標の小さい順に$\mathrm{P}$，$\mathrm{Q}$とする．

(i) $\mathrm{P}$の$x$座標を$\alpha$，$\mathrm{Q}$の$x$座標を$\beta$とすると
\[ \alpha+\beta=\frac{a}{[ウ]},\quad \beta-\alpha=\frac{\sqrt{a^2-[エ]}}{[オ]},\quad \alpha\beta=\frac{[カ]}{[キ]} \]
である．
(ii) $\triangle \mathrm{OPQ}$の面積は
\[ \frac{a \sqrt{a^2-[ク]}}{[ケ]} \]
である．
(iii) 線分$\mathrm{PQ}$の長さが$5$であるとき，$a=[コ] \sqrt{[サ]}$であり，このとき$C$と$\ell$で囲まれた部分の面積は
\[ \sqrt{[シス]}+\log ([セ]-\sqrt{[ソタ]}) \]
である．

関数$\displaystyle f_n(x)=\frac{1}{x(1+x)^n} (-1<x<0)$とおく．ただし，$n$は正の整数とし，$C$は積分定数とする．

(1)導関数$\displaystyle \frac{d}{dx}f_n(x)=[ア]$である．
(2)関数$f_n(x)$は$x=[イ]$において極値をとる．

(3)$\displaystyle \int f_1(x) \, dx=[ウ]+C$である．

(4)$\displaystyle \int f_{n+1}(x) \, dx-\int f_n(x) \, dx=[エ]+C$である．

(5)$\displaystyle \int f_3(x) \, dx=[オ]+C$である．

次の問いに答えよ．

(1)$x$についての不等式$\displaystyle \frac{2x-a}{3}<\frac{x-3}{2}$をみたす最大の整数が$3$となるような実数の定数$a$がとり得る値の範囲を次の$①$～$⑤$から選ぶと$[ア]$である．
\[ ① 6<a \quad ② 6 \leqq a \quad ③ 6<a<\frac{13}{2} \quad ④ 6 \leqq a<\frac{13}{2} \quad ⑤ 6<a \leqq \frac{13}{2} \]
(2)$1000$以下の自然数で，$3$または$5$で割りきれる数は$[イ][ウ][エ]$個であり，そのうち偶数でないものは$[オ][カ][キ]$個ある．
(3)$2$つの方程式$x^2-2ax+2a^2+a-2=0$と$x^2+(2a+2)x-a+1=0$がともに実数解をもつような定数$a$の値の範囲は$[ク] \leqq a \leqq [ケ]$である．
(4)$0 \leqq x \leqq \pi$とする．関数$y=4 \sin x+3 \cos x$の最小値は$[コ]$であり，$y$の最大値を与える$x$の値を$\theta$とすると，$\displaystyle \sin 2\theta=\frac{[サ][シ]}{[ス][セ]}$である．
(5)$x$の関数$f(x)$が$\displaystyle f(x)=\int_0^1 xtf(t) \, dt+2$を満たすとき，$\displaystyle f(x)=\frac{[ソ]}{[タ]}x+[チ]$である．

関数$f(x)=x^3+ax^2+bx+1$について，以下の問に答えなさい．ただし$a,\ b$は実数の定数とする．

(1)$3f(x)-xf^\prime(x)=2x+3$がすべての$x$の値について成り立つとき，$a=[ホ]$，$b=[マ]$である．

(2)$f(x)$が$2x^2-x-1$で割り切れるとき，$\displaystyle a=\frac{[ミ]}{[ム]}$，$\displaystyle b=\frac{[メ]}{[モ]}$である．

(3)$f(x)=0$の$1$つの解が$x=1+2i$であるとき$\displaystyle a=\frac{[ヤ]}{[ユ]}$，$\displaystyle b=\frac{[ヨ][ラ]}{[リ]}$である．ただし，$i$は虚数単位である．