次の問いに答えよ．

(1)$a$を実数の定数，$f(x)$をすべての点で微分可能な関数とする．このとき次の等式を示せ．
\[ f^\prime(x)+af(x)=e^{-ax}(e^{ax}f(x))^\prime \]
ただし，$^\prime$は$x$についての微分を表す．
(2)(1)の等式を利用して，次の式を満たす関数$f(x)$で，$f(0)=0$となるものを求めよ．
\[ f^\prime(x)+2f(x)=\cos x \]
(3)(2)で求めた関数$f(x)$に対して，数列$\displaystyle \left\{ |f(n \pi)| \right\} \ (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$の極限値
\[ \lim_{n \to \infty} |f(n \pi)| \]
を求めよ．

太郎君は関数$f(x)$を$x$について微分して導関数$f^\prime(x)=6x+6$を得た．次の(1)，(2)に答えよ．

(1)次の(a)，(b)のそれぞれの場合において，元の関数$f(x)$を求めよ．

\mon[(a)] $y=f(x)$が表す曲線と直線$y=2$が接する場合．
\mon[(b)] $y=f(x)$と$x$軸とで囲まれる図形の面積が$\displaystyle \frac{4 \sqrt{3}}{9}$になる場合．

(2)太郎君の話を聞いた花子さんは，次の$①$から$⑤$の付加条件を1つだけ加えて元の関数$f(x)$を求めることにした．
\begin{screen}
{\bf 付加条件}

\mon[$①$] $f(0)=3$
\mon[$②$] $F(x)$を$f(x)$の不定積分の1つとしたとき，$F(2)-F(1)=7$
\mon[$③$] $F(x)$を$f(x)$の不定積分の1つとしたとき，$F(0)=0$
\mon[$④$] $f^\prime(0)=f(1)$
\mon[$⑤$] $f^\prime(-1)=0$

\end{screen}
元の関数$f(x)$を求めることが{\bf できない}付加条件を$①$から$⑤$の中から選んで，その番号を全てかけ．

次の問いに答えよ．

(1)第$n$項が次の式で表される数列の極限を求めよ．
\[ \frac{\sqrt{n}(\sqrt{n+1}-\sqrt{n+2})(5^{n+2}+2^{2n-1})}{5^n+2^{2n}} \]
(2)次の関数を微分せよ．$f(x)=\sqrt{\left( \displaystyle\frac{x-1}{x^2+3} \right)^3}$
(3)定積分$\displaystyle \int_0^{\frac{\pi}{2}} x \sin (2x-\frac{\pi}{4}) \, dx$を求めよ．
(4)定積分$\displaystyle \int_0^4 \frac{x}{\sqrt{2x+1}} \, dx$を求めよ．

以下の各問に答えよ．

(1)$7^x=49^{1-x}$を解け．
(2)$\displaystyle x=\frac{\sqrt{5}-3}{2}$のとき，$x^4+x^2$の値を求めよ．
(3)次の定積分を求めよ．
\[ \int_{-2}^0 (2x^2-x) \, dx - \int_1^0 (2x^2-x) \, dx \]
(4)関数$y=(2x-1)(x^2+2x-1)$を微分せよ．
(5)$\displaystyle 3\log_{\frac{1}{2}}3, 2\log_{\frac{1}{2}}5, \frac{5}{2}\log_{\frac{1}{2}}4$の3数の大小を比較せよ．
(6)$\overrightarrow{a}=(1,\ -1),\ \overrightarrow{b}=(-4,\ -3)$のとき，$2\overrightarrow{a}+2\overrightarrow{b}$の大きさを求めよ．
(7)初項から第$n$項までの和$S_n$が$S_n=2n^2-3n$で与えられる数列$\{a_n\}$の一般項を求めよ．
(8)$0 \leqq \theta < 2\pi$のとき，不等式$\displaystyle |\sin \theta|<\frac{1}{2}$を解け．