次の$[　]$を埋めよ．

(1)$\log_2 104+\log_2 (27+2+2)-\log_2(2015 \times 2 \div 10)$の値は$[ア]$である．
(2)実数$x,\ y$が等式$(2+xi)(5+i)=3y-8i$を満たすとき，$x=[イ]$，$y=[ウ]$である．ただし，$i$は虚数単位とする．
(3)整式$P(x)=x^4$を$x-2$で割ると商が$[エ]$，余りが$[オ]$となる．$P(x)$を$(x-2)^2$で割ると商が$[カ]$，余りが$[キ]$となる．
(4)$3$次方程式$\displaystyle \frac{2}{3}x^3-ax^2+a=0$が異なる$3$個の実数解をもつとき，実数の定数$a$の値の範囲は$[ク]$である．
(5)自然数$n$に対して$a_n=2^{-n}$，$\displaystyle b_n=\int_{a_{n+1}}^{a_n} x \, dx$，$\displaystyle c_n=\sum_{k=1}^n b_k$と定義する．$b_n$を$n$の式で表すと$b_n=[ケ]$となるので，数列$\{b_n\}$は初項$[コ]$，公比$[サ]$の等比数列といえる．また，$c_n$を$n$の式で表すと$c_n=[シ]$となるので，数列$\{c_n\}$の和$\displaystyle S_n=\sum_{k=1}^n c_k$を$n$の式で表すと$\displaystyle S_n=[ス]$となる．
(6)$1$個のさいころを$4$回続けて投げるとする．$4$回とも同じ目が出る確率は$[セ]$であり，$1$から$4$までの目がそれぞれ$1$回ずつ出る確率は$[ソ]$である．また，出る目が$1$と$2$の$2$種類になる確率は$[タ]$であり，出る目が$1$から$6$までのいずれか$2$種類になる確率は$[チ]$である．
(7)$3$点$\mathrm{O}(0,\ 0)$，$\mathrm{A}(6,\ 3)$，$\mathrm{B}(2,\ 4)$を頂点とする$\triangle \mathrm{OAB}$に対し，$\overrightarrow{\mathrm{OP}}=s \overrightarrow{\mathrm{OA}}+t \overrightarrow{\mathrm{OB}}$とする．実数$s,\ t$が条件$\displaystyle 0 \leqq s+t \leqq \frac{1}{2}$，$s \geqq 0$，$t \geqq 0$を満たしながら動くとき，点$\mathrm{P}$の存在範囲が$\triangle \mathrm{OA}^\prime \mathrm{B}^\prime$の周および内部であるとすると，点$\mathrm{A}^\prime$の座標は$[ツ]$，点$\mathrm{B}^\prime$の座標は$[テ]$である．ただし，点$\mathrm{A}^\prime$は直線$\mathrm{OA}$上，点$\mathrm{B}^\prime$は直線$\mathrm{OB}$上にあるものとする．また，$3$点$\mathrm{O}(0,\ 0)$，$\displaystyle \mathrm{C} \left( 9,\ \frac{9}{2} \right)$，$\mathrm{D}(3,\ 6)$を頂点とする$\triangle \mathrm{OCD}$に対し，$\overrightarrow{\mathrm{OQ}}=s^\prime \overrightarrow{\mathrm{OC}}+t^\prime \overrightarrow{\mathrm{OD}}$とする．点$\mathrm{Q}$の存在範囲が点$\mathrm{P}$の存在範囲と一致するとき，実数$s^\prime$と$t^\prime$の満たす条件は$[ト]$である．
(8)絶対値の記号を用いずに関数$f(x)=|3x^2-3x|-1$を表すと，$0 \leqq x \leqq 1$のとき$f(x)=[ナ]$となり，$x \leqq 0$，$1 \leqq x$のとき$f(x)=[ニ]$となる．したがって，定積分$\displaystyle \int_0^a f(x) \, dx$の値は，$0 \leqq a \leqq 1$のとき$[ヌ]$，$1 \leqq a$のとき$[ネ]$となる．

以下の$(1)$～$(4)$の$[$1$]$～$[$4$]$に適切な値を答えなさい．ただし，$e$は自然対数の底とする．

(1)$A=e^2$とするとき，
\[ 8 \left( 1+\cos^3 \frac{\pi}{18} \right) \log_A e-\frac{3}{2} \left( 1+\cos \frac{\pi}{18} \right) \log_e A=[$1$] \]
である．
(2)$b$を正の定数，$x$を正の実数とする．方程式$\log_e x=bx$が異なる$2$つの実数解をもつのは$0<b<[$2$]$のときである．
(3)数列$\{c_n\} (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$を，初項$1$，公差$2$の等差数列とする．数列$\{c_n\}$の初項から第$n$項までの和$S_n$に対して$T_n=\log_e S_n$，$U_n=e^{T_n}$と定義する．数列$\{U_n\}$の初項から第$24$項までの和の値は$[$3$]$となる．

(4)定積分$\displaystyle \int_0^D \frac{2e^x}{2e^x+3} \, dx$の値は$[$4$]$である．ただし，$D=\log_e 3$とする．

以下の問いに答えなさい．

(1)次の定積分を求めなさい．ただし，$a$は正の定数とする．
\[ 1) \quad \int_0^a te^{-t} \, dt \qquad\qquad 2) \quad \int_0^a t^2 e^{-t} \, dt \]
(2)以下の空欄$[$1$]$～$[$5$]$に適切な値を答えなさい．

$x \geqq 0$で定義された関数$f(x)=(\sqrt{x}-1)e^{-\sqrt{x}}$に対して，$y=f(x)$の表す曲線を$C$とおく．$C$は$x=[$1$]$で極大値$[$2$]$をとる．$C$上の点$(t,\ f(t))$での接線が原点を通るのは$t=[$3$]$のときである．このときの接線を$\ell$とおくと，$\ell$の傾きは$[$4$]$となる．また，$C$，$\ell$と$y$軸で囲まれた部分の面積は$[$5$]$である．

$x$は実数で，関数$f(x)$は$x>0$において$f(x)=(x^x-1)(\log_e x+1)$と定義されている．

(1)$f(x)=0$となる$x$の値は，$[$10$]$である．
(2)$x^x$の導関数は$[$11$]$となる．
(3)曲線$y=f(x)$と$x$軸とで囲まれた部分の面積は$[$12$]$である．

$n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots$に対して，関数$F_n(x)$を
\[ F_1(x)=\frac{1}{1+x},\quad F_{n+1}(x)=\frac{1}{1+F_n(x)} \]
で定義する．

(1)$F_3(x)$を求めると，$[$11$]$である．次に$n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots$に対して，数列$\{p_n\}$を
\[ p_1=1,\quad p_2=1,\quad p_{n+2}=p_{n+1}+p_n \]
で定義する．
(2)$\displaystyle F_n(x)=\frac{a_n+b_n x}{c_n+d_n x}$で与えられるとき，$n \geqq 2$に対して$a_n,\ b_n,\ c_n,\ d_n$を数列$\{p_n\}$を用いて表すと$(a_n,\ b_n,\ c_n,\ d_n)=[$12$]$である．
(3)$\displaystyle \lim_{n \to \infty} \frac{p_{n+1}}{p_n}$が存在することを用いて$\displaystyle \lim_{n \to \infty}F_n(0)$の値を求めると$[$13$]$である．

関数$y=2(8^x+8^{1-x})-9(4^x+4^{1-x})+24(2^x+2^{1-x})-12$について，以下の問いに答えよ．

(1)関数$t=2^x+2^{1-x}$とするとき，$y$を$t$で表せ．
(2)$(1)$で定義した$t$の最小値とそのときの$x$の値を求めよ．
(3)$y$の最小値とそのときの$x$の値を求めよ．

関数$f(x)$が$\displaystyle f(x)=\int_0^x (-t+x)(t-x+2) \, dt$で定義されている．次の問いに答えよ．

(1)$f(x)$を$x$の整式で表せ．
(2)$y=f(x)$の極値を求めよ．
(3)$k \geqq 0$を定数とする．$x$に関する方程式$f(x)=k$が自然数の解をもつときの定数$k$をすべて求めよ．

数列$\{a_n\}$が$\displaystyle \frac{a_n-3a_{n+1}}{4(n+1)}=a_na_{n+1} (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$で定義されている．ただし，初項$a_1=1$とする．次の問いに答えよ．

(1)$a_n \neq 0$を示せ．
(2)$\displaystyle b_n=\frac{1}{a_n}+2n (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$とおくとき，数列$\{b_n\}$のみたす漸化式を求めよ．
(3)数列$\{a_n\}$の一般項を求めよ．

$\displaystyle 0 \leqq x \leqq \frac{\pi}{2}$で定義された関数$\displaystyle f(x)=\int_x^{x+\frac{\pi}{4}} |2 \cos^2 t+2 \sin t \cos t-1| \, dt$について，次の問いに答えよ．

(1)$\displaystyle f \left( \frac{\pi}{2} \right)$の値を求めよ．
(2)積分を計算して，$f(x)$を求めよ．
(3)$f(x)$の最大値と最小値，およびそれらを与える$x$の値を求めよ．

数列$\{a_n\}$が$\displaystyle \frac{a_n-3a_{n+1}}{4(n+1)}=a_na_{n+1} (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$で定義されている．ただし，初項$a_1=1$とする．次の問いに答えよ．

(1)$a_n \neq 0$を示せ．
(2)$\displaystyle b_n=\frac{1}{a_n}+2n (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$とおくとき，数列$\{b_n\}$のみたす漸化式を求めよ．
(3)数列$\{a_n\}$の一般項を求めよ．