曲線$C:y=x^3-6x^2+8x$がある．この曲線に傾きが$-1$である$2$本の接線$\ell_1$，$\ell_2$を引く．$C$と$\ell_1$で囲まれる部分の面積を$S_1$，$C$と$\ell_2$で囲まれる部分の面積を$S_2$とする．$S_1$と$S_2$の和を求めよ．

曲線$C:y=ax^2-6ax (x \leqq 3)$上の点$\mathrm{A}$の$x$座標は$2$である．以下の問いに答えよ．ただし，$a$は負の定数とする．

(1)$C$の点$\mathrm{A}$における接線$\ell$の方程式を求めよ．
(2)点$\mathrm{A}$で$\ell$と垂直に交わる直線$m$の方程式を求めよ．
(3)$C$と$\ell$および$y$軸で囲まれた部分の面積$S_1(a)$を求めよ．
(4)$C$と$m$および$x$軸で囲まれた部分の面積$S_2(a)$を求めよ．

曲線$C:y=\sqrt{2x}$上の点$\mathrm{A}$の$x$座標は$4$である．以下の問いに答えよ．

(1)$C$の点$\mathrm{A}$における接線$\ell$の方程式を求めよ．
(2)$C$の点$\mathrm{A}$における法線$m$の方程式を求めよ．
(3)$C$と$\ell$および$y$軸で囲まれた部分の面積$S_1$を求めよ．
(4)$C$と$m$および$x$軸で囲まれた部分の面積を$S_2$とするとき，$\displaystyle \frac{S_1}{S_2}$の値を求めよ．

曲線$C_1:4y=x^2$と曲線$C_2:4(x-1)=(y+1)^2$の共通接線$\ell$を$y=Ax+B$とおく．このとき，次の問いに答えよ．

(1)曲線$C_1$と直線$\ell$の接点を$\mathrm{P}(x_1,\ y_1)$とするとき，$x_1,\ y_1$をそれぞれ$A$で表せ．
(2)曲線$C_2$と直線$\ell$の接点を$\mathrm{Q}(x_2,\ y_2)$とするとき，$x_2,\ y_2$をそれぞれ$A$で表せ．
(3)曲線$C_1,\ C_2$の共通接線をすべて求めよ．

曲線$y=\sin x \cos^3 x+x$上の$2$点$(0,\ 0)$，$\displaystyle \left( \frac{5}{4} \pi,\ \frac{5 \pi+1}{4} \right)$における接線をそれぞれ$\ell_1,\ \ell_2$とする．$\ell_1,\ \ell_2$の方程式は，


$\ell_1:y=[ア]x,$

$\displaystyle \ell_2:y=\frac{1}{[イ]}x+\frac{1}{[ウ]}+\frac{[エ]}{[オ]} \pi$


であり，$\ell_1$と$\ell_2$の交点の座標は，
\[ \left( \frac{[カ] \pi+[キ]}{[クケ]},\ \frac{[コ] \pi+[サ]}{[シ]} \right) \]
である．

点$\mathrm{A}(-1,\ -3)$から円$x^2+y^2=5$に接線を引くと，接点の座標は$(-[セ],\ -[ソ])$と$([タ],\ -[チ])$である．また，$2$本の接線と円で囲まれた部分（ただし，円の内部を含まない）の面積は，$\displaystyle [ツ]-\frac{[テ]}{[ト]} \pi$である．

$a$を正の実数とする．関数$f(x)=e^{a(x+1)}-ax$とする．次の各問に答えよ．

(1)$f(x)$の最小値を求めよ．
(2)原点から曲線$y=f(x)$に引いた接線の方程式を求めよ．
(3)この曲線と$y$軸，及び$(2)$で求めた接線によって囲まれた部分の面積$S(a)$を求めよ．
(4)$S(a)$の最小値を求めよ．

$a$を実数とする．$2$つの放物線$C_1:y=x^2$，$C_2:y=-x^2+2x+a$は異なる$2$点$\mathrm{P}$，$\mathrm{Q}$で交わるとする．次の各問に答えよ．

(1)$a$の値の範囲を求めよ．
(2)$\mathrm{P}$，$\mathrm{Q}$における$C_1$の接線をそれぞれ$\ell_1$，$\ell_2$とする．$\ell_1$，$\ell_2$が互いに直交するような$a$の値を求めよ．
(3)$C_1,\ C_2$で囲まれた図形の面積が$9$となるような$a$の値を求めよ．

曲線$C:y=x^3-12x$とその上の点$\mathrm{A}(1,\ -11)$がある．このとき，次の問いに答えよ．

(1)点$\mathrm{A}$を通る曲線$C$の接線$2$本を求めよ．
(2)曲線$y=x^3+px^2+qx+r$と直線$y=mx+n$が異なる$3$点で交わるとき，その交点の$x$座標を左から$a,\ b,\ c$とする．曲線と直線の囲む部分の左側，右側の面積をそれぞれ$S$，$S^\prime$とするとき，
\[ S-S^\prime=\frac{1}{6}(c-a)^3 \left( b-\frac{a+c}{2} \right) \]
を示せ．
(3)点$\mathrm{A}$を通り，$(1)$で求めた$2$直線の傾きの間の値を傾きとしてもつ直線$\ell$と曲線$C$の囲む$2$つの部分の面積が等しい．このとき，直線$\ell$を求めよ．ここで，$(2)$から$\displaystyle b=\frac{a+c}{2}$のとき，$S=S^\prime$となることに注意せよ．

次の問いに答えなさい．

(1)三角形$\mathrm{ABC}$において$\mathrm{BC}=10$，$\mathrm{CA}=2 \sqrt{5}$であり，この三角形は円$\mathrm{O}$に内接している．また点$\mathrm{A}$における円$\mathrm{O}$の接線と直線$\mathrm{BC}$との交点を$\mathrm{D}$とすると$\displaystyle \mathrm{AD}=\frac{20}{3}$である．次の問いに答えなさい．

(i) $\mathrm{DC}=\frac{\mkakko{$\mathrm{a}$} \mkakko{$\mathrm{b}$}}{\mkakko{$\mathrm{c}$}}$，$\mathrm{AB}=\mkakko{$\mathrm{d}$} \sqrt{\mkakko{$\mathrm{e}$}}$である．
(ii) 円$\mathrm{O}$の半径は$\mkakko{$\mathrm{f}$}$であり，$\triangle \mathrm{ABD}$の面積は$\displaystyle \frac{\mkakko{$\mathrm{g}$} \mkakko{$\mathrm{h}$}}{\mkakko{$\mathrm{i}$}}$である．

(2)実数$x$に対して$3$つの条件$\mathrm{P}$，$\mathrm{Q}$，$\mathrm{R}$がある．ただし$a$は定数である．

$\mathrm{P}:2x-5 \geqq x+6$
$\mathrm{Q}:x^2-(2a-1)x+a^2-a-12 \leqq 0$
$\mathrm{R}:13 \leqq x \leqq 16$

次の問いに答えなさい．

(i) $\mathrm{Q}$が$\mathrm{P}$であるための十分条件となるとき$\mkakko{$\mathrm{j}$} \mkakko{$\mathrm{k}$} \leqq a$であり，$\mathrm{Q}$が$\mathrm{R}$であるための必要条件となるとき$\mkakko{$\mathrm{l}$} \mkakko{$\mathrm{m}$} \leqq a \leqq \mkakko{$\mathrm{n}$} \mkakko{$\mathrm{o}$}$である．
(ii) $(ⅰ)$より，$\mathrm{Q}$が$\mathrm{P}$であるための十分条件で，かつ$\mathrm{Q}$が$\mathrm{R}$であるための必要条件となることを満たす定数$a$のうち整数は，小さい順に$\mkakko{$\mathrm{p}$} \mkakko{$\mathrm{q}$}$，$\mkakko{$\mathrm{r}$} \mkakko{$\mathrm{s}$}$，$\mkakko{$\mathrm{t}$} \mkakko{$\mathrm{u}$}$である．