数列$\{a_n\}$が
\[ a_1=-1,\quad a_{n+1}=2a_n+3n-3 \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
で定められているとき，次の問に答えよ．

(1)$b_n=a_n+3n (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$とする．このとき，$b_{n+1}$と$b_n$の関係式を求めよ．
(2)数列$\{a_n\}$の一般項を求めよ．
(3)すべての自然数$n$に対し，$a_n \neq 0$であることを示せ．
(4)次の式で定められる数列$\{c_n\}$の一般項を求めよ．
\[ c_1=8,\quad c_{n+1}=\frac{c_n}{nc_n+1} \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
(5)次の式で定められる数列$\{d_n\}$の一般項を求めよ．
\[ d_1=-8,\quad d_{n+1}=\frac{a_{n+1}d_n}{nd_n+a_n} \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]

数列$\{a_n\}$が
\[ a_1=-1,\quad a_{n+1}=2a_n+3n-3 \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
で定められているとき，次の問に答えよ．

(1)$b_n=a_n+3n (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$とする．このとき，$b_{n+1}$と$b_n$の関係式を求めよ．
(2)数列$\{a_n\}$の一般項を求めよ．
(3)すべての自然数$n$に対し，$a_n \neq 0$であることを示せ．
(4)次の式で定められる数列$\{c_n\}$の一般項を求めよ．
\[ c_1=8,\quad c_{n+1}=\frac{c_n}{nc_n+1} \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
(5)次の式で定められる数列$\{d_n\}$の一般項を求めよ．
\[ d_1=-8,\quad d_{n+1}=\frac{a_{n+1}d_n}{nd_n+a_n} \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]

数列$\{a_n\}$は
\[ a_1=5,\quad {a_1}^2+{a_2}^2+\cdots +{a_n}^2=\frac{2}{3} a_na_{n+1} \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
をみたすとする．次の問いに答えよ．

(1)$a_2,\ a_3$を求めよ．
(2)$a_{n+2}$を$a_n,\ a_{n+1}$を用いて表せ．
(3)一般項$a_n$を求めよ．

数列$\{a_n\}$は
\[ a_1=5,\quad {a_1}^2+{a_2}^2+\cdots +{a_n}^2=\frac{2}{3} a_na_{n+1} \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
をみたすとする．次の問いに答えよ．

(1)$a_2,\ a_3$を求めよ．
(2)$a_{n+2}$を$a_n,\ a_{n+1}$を用いて表せ．
(3)一般項$a_n$を求めよ．

$\displaystyle f(x)=\frac{3^x-1}{3^x+1},\ g(x)=\frac{x^2+4x+1}{2(x^2+x+1)}$とする．次の問いに答えよ．

(1)$g(f(x))=f(2x+1)$が成り立つことを示せ．
(2)数列$\{a_n\}$を
\[ a_1=1,\quad a_{n+1}=2a_n+1 \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
により定め，数列$\{b_n\}$を
\[ b_1=\frac{1}{2},\quad b_{n+1}=g(b_n) \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
により定める．

\mon[（ア）] $b_n=f(a_n) (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$が成り立つことを数学的帰納法を用いて示せ．
\mon[（イ）] 数列$\{a_n\},\ \{b_n\}$の一般項をそれぞれ求めよ．
\mon[（ウ）] $\displaystyle \lim_{n \to \infty} b_n$を求めよ．

$2$つの数列$\{\theta_n\},\ \{a_n\}$を漸化式

$\displaystyle \theta_1=\frac{\pi}{4},\quad \theta_{n+1}=\frac{\pi-\theta_n}{2} \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots),$

$\displaystyle a_1=\sqrt{2},\quad a_{n+1}=\sqrt{|2-a_n|} \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$

によって定義するとき，次の問いに答えよ．

(1)数列$\{\theta_n\}$の一般項を求めよ．また$\displaystyle 0<\theta_n<\frac{\pi}{2} (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$が成り立つことを示せ．
(2)$\displaystyle \cos \theta_{n+1}=\sqrt{\frac{1-\cos \theta_n}{2}} (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$が成り立つことを示せ．
(3)$2 \cos \theta_n=a_n (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$が成り立つことを示せ．
(4)$\displaystyle \lim_{n \to \infty}a_n$の値を求めよ．

$3$つの数列$\{a_n\},\ \{b_n\},\ \{c_n\}$を次のように定める．


$a_1=3,\quad b_1=2,\quad c_1=1,$

$\displaystyle a_{n+1}=\frac{b_n+c_n}{4},$

$\displaystyle b_{n+1}=\frac{c_n+a_n}{4},$

$\displaystyle c_{n+1}=\frac{a_n+b_n}{4} \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$


このとき，次の問に答えよ．

(1)$a_n+b_n+c_n$を$n$を用いて表せ．
(2)$a_n-b_n,\ a_n-c_n$をそれぞれ$n$を用いて表せ．
(3)$a_n,\ b_n,\ c_n$をそれぞれ$n$を用いて表せ．

群に分けられた数列
\[ 1 \;\bigg|\; 2,\ 4,\ 2 \;\bigg|\; 3,\ 6,\ 9,\ 6,\ 3 \;\bigg|\; 4,\ 8,\ 12,\ 16,\ 12,\ 8,\ 4 \;\bigg|\; \cdots \]
を，第$n$群が$(2n-1)$個の項
\[ n,\ 2n,\ \cdots,\ (n-2)n,\ (n-1)n,\ n^2,\ (n-1)n,\ (n-2)n,\ \cdots,\ 2n,\ n \]
からなるものとする．このとき，以下の問いに答えよ．

(1)与えられた数列の初項から第$n$群の末項までの項数を求めよ．
(2)第$n$群に含まれる項の総和を求めよ．
(3)最初に現れる$2016$は，この数列の第何項か．

群に分けられた数列
\[ 1 \;\bigg|\; 2,\ 4,\ 2 \;\bigg|\; 3,\ 6,\ 9,\ 6,\ 3 \;\bigg|\; 4,\ 8,\ 12,\ 16,\ 12,\ 8,\ 4 \;\bigg|\; \cdots \]
を，第$n$群が$(2n-1)$個の項
\[ n,\ 2n,\ \cdots,\ (n-2)n,\ (n-1)n,\ n^2,\ (n-1)n,\ (n-2)n,\ \cdots,\ 2n,\ n \]
からなるものとする．このとき，以下の問いに答えよ．

(1)与えられた数列の初項から第$n$群の末項までの項数を求めよ．
(2)第$n$群に含まれる項の総和を求めよ．
(3)最初に現れる$2016$は，この数列の第何項か．

$n$を自然数とし，$a,\ b,\ r$は実数で$b>0$，$r>0$とする．複素数$w=a+bi$は$w^2=-2 \overline{w}$を満たすとする．$\alpha_n=r^{n+1} w^{2-3n} (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$とする．ただし，$i$は虚数単位とし，複素数$z$に共役な複素数を$\overline{z}$で表す．次の問いに答えよ．

(1)$a$と$b$の値を求めよ．
(2)複素数平面上の$3$点$\mathrm{O}(0)$，$\mathrm{A}(\alpha_1)$，$\mathrm{B}(\overline{\alpha_1})$について，$\angle \mathrm{AOB}$の大きさを$\theta$とする．ただし，$0 \leqq \theta \leqq \pi$とする．$\theta$の値を求めよ．
(3)$\alpha_n$の実部を$c_n (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$とする．$c_n$を$n$と$r$を用いて表せ．
(4)$(3)$で求めた$c_n$を第$n$項とする数列$\{c_n\}$について，無限級数$\displaystyle \sum_{n=1}^\infty c_n$が収束し，その和が$\displaystyle \frac{8}{3}$となるような$r$の値を求めよ．