座標平面において，原点$(0,\ 0)$を中心とする円に内接する正三角形で，点$(3,\ 4)$を頂点の$1$つとするものを考える．この三角形の他の$2$つの頂点の座標を求めよ．

$2$点$\mathrm{A}(1,\ 2,\ 2)$と$\mathrm{B}(2,\ -1,\ 4)$から等距離にある$x$軸上の点を$\mathrm{P}$，$y$軸上の点を$\mathrm{Q}$，$z$軸上の点を$\mathrm{R}$とする．このとき，次の問に答えよ．

(1)$3$点$\mathrm{P}$，$\mathrm{Q}$，$\mathrm{R}$の座標を求めよ．
(2)$\cos \angle \mathrm{PQR}$を求めよ．
(3)$\triangle \mathrm{PQR}$の面積を求めよ．

$2$次関数$y=x^2-mx+m^2-3m$のグラフを$C$とするとき，次の問いに答えよ．ただし，$m$は定数である．

(1)$C$の頂点の座標を求めよ．
(2)$x$軸と$C$との共有点が$1$点$\mathrm{P}$だけであるとき，$m$の値と点$\mathrm{P}$の座標を求めよ．
(3)$x$軸の$x \geqq 1$の部分と$C$とが，異なる$2$点で交わるような$m$の値の範囲を求めよ．

次の$[　]$を埋めよ．

(1)ベクトル$\overrightarrow{a}=(2,\ 1)$，$\overrightarrow{b}=(4,\ 3)$，$\overrightarrow{c}=(3,\ 0)$，$\overrightarrow{d}=(1,\ 2)$に対して，等式
\[ |\overrightarrow{a}+t \overrightarrow{b}|=|\overrightarrow{c}+t \overrightarrow{d}| \]
をみたす実数$t$の値は$2$つあり，それらを$t_1,\ t_2 (t_1<t_2)$とすれば，
\[ t_1=[アイ],\quad t_2=\frac{[ウ]}{[エ]} \]
である．
(2)座標平面上の$2$つの放物線
\[ C_1:y=x^2,\quad C_2:y=-(x-9)^2+28 \]
を考える．$C_1,\ C_2$の両方に接する直線は$2$つあり，それらの方程式を傾きの小さい方から順に並べれば，
\[ y=[オ]x-[カ],\quad y=[キク]x-[ケコ] \]
である．

次の$[　]$を埋めよ．

(1)$\displaystyle \int_0^1 {\left( x \sqrt{1-x^2} \right)}^3 \, dx=\frac{[ア]}{[イウ]}$である．
(2)座標平面における曲線$\displaystyle C:y=\frac{4}{3}x+\frac{2}{3} \sqrt{x} (x>0)$上に点$\mathrm{P}$をとり，原点$\mathrm{O}$と点$\mathrm{P}$とを結ぶ線分$\mathrm{OP}$を考える．線分$\mathrm{OP}$と曲線$C$により囲まれた図形の面積を$A$とし，線分$\mathrm{OP}$を一辺とする正方形の面積を$S$とする．点$\mathrm{P}$が曲線$C$上を動くとき，面積比$\displaystyle \frac{A}{S}$のとり得る最大値を$M$とすれば$\displaystyle M=\frac{[エ]}{[オカ]}$である．

座標平面における曲線$\displaystyle C_1:y=\tan x \left( -\frac{\pi}{2}<x<\frac{\pi}{2} \right)$と曲線$\displaystyle C_2:y=\frac{12}{7} \cos x$の交点の$x$座標を$x_0$とするとき，
\[ \sin x_0=\frac{[ア]}{[イ]} \]
であり，曲線$C_1,\ C_2$と$y$軸とで囲まれた図形の面積を$S$とすれば
\[ S=\frac{[ウ]}{[エ]}+\frac{1}{2} \log \frac{[オ]}{[カキ]} \]
である．ただし，対数は自然対数とする．

放物線$\displaystyle C:y=\frac{\sqrt{3}}{4}x^2$上の点$\mathrm{P}(2,\ \sqrt{3})$における接線を$\ell$とする．第$1$象限に中心をもつ円$O$が$x$軸に接し，かつ点$\mathrm{P}$で直線$\ell$に接するとき，次の各問に答えよ．

(1)点$\mathrm{P}$を通り，直線$\ell$に直交する直線の方程式を求めよ．
(2)円$O$の中心の座標と半径を求めよ．
(3)円$O$の外部において，放物線$C$，円$O$および$x$軸によって囲まれた部分の面積を求めよ．

\begin{mawarikomi}{55mm}{
（図は省略）
}
$5$点$\mathrm{A}(0,\ 0,\ 6)$，$\mathrm{B}(6,\ 0,\ 0)$，$\mathrm{C}(0,\ 6,\ 0)$，$\mathrm{D}(-6,\ 0,\ 0)$，$\mathrm{E}(0,\ -6,\ 0)$と線分$\mathrm{AB}$の中点$\mathrm{M}$について，次の問いに答えよ．

(1)$\mathrm{M}$の座標を求めよ．
(2)点$\mathrm{P}$が線分$\mathrm{AC}$上を動く．線分$\mathrm{MP}$，$\mathrm{PD}$の長さの和$l=\mathrm{MP}+\mathrm{PD}$の最小値と，そのときの$\mathrm{P}$の座標を求めよ．
(3)$\mathrm{P}$を$(2)$で求めたものとする．平面$\mathrm{MPD}$上に線分$\mathrm{BE}$の中点$\mathrm{N}$があることを証明せよ．

\end{mawarikomi}

円$x^2+y^2-6x+ay+4=0$上の点$\mathrm{A}(5,\ 1)$における接線を$\ell$とする．原点$\mathrm{O}$からこの円に引いた$2$本の接線のうち，傾きが正であるものの方程式を$y=mx$，接点を$\mathrm{B}$とする．また，この円の中心を$\mathrm{C}$とする．

(1)$a=[ア]$である．
(2)$\mathrm{C}$の座標は$([イ],\ [ウ])$である．
(3)接線$\ell$の傾きは$[エオ]$である．
(4)$\triangle \mathrm{OBC}$の面積は$\sqrt{[カ]}$である．
(5)$\displaystyle m=\frac{\sqrt{[キ]}}{[ク]}$である．

空間内に$3$点$\mathrm{A}(-1,\ 1,\ 1)$，$\mathrm{B}(1,\ -1,\ 1)$，$\mathrm{C}(1,\ 1,\ -1)$が与えられている．

(1)$|\overrightarrow{\mathrm{AB}}|$の値は$[ア]$である．
(2)$|\overrightarrow{\mathrm{AX}}|=|\overrightarrow{\mathrm{BX}}|=|\overrightarrow{\mathrm{CX}}|=2$となる点$\mathrm{X}(a,\ b,\ c)$のうち，$a>0$となる点を$\mathrm{D}$とする．$\mathrm{D}$の座標は$[イ]$である．
(3)$\triangle \mathrm{ABC}$の重心$\mathrm{G}$の座標は$[ウ]$である．
(4)$\overrightarrow{\mathrm{DG}} \cdot \overrightarrow{\mathrm{AB}}$の値は$[エ]$である．
(5)四面体$\mathrm{ABCD}$の体積は$[オ]$である．