$f(x)=(1-x)^3$とし，曲線$y=f(x)$上の点$(0,\ 1)$における接線の方程式を$y=p(x)$，点$(t,\ f(t))$における接線の方程式を$y=q_t(x)$とする．さらに，関数$F(t)$を
\[ F(t)=\int_0^t p(x) \, dx+\int_t^1 q_t(x) \, dx \]
と定める．このとき，次の問いに答えよ．

(1)$F(t)$を求めよ．
(2)$F^\prime(0)$，$F^\prime(1)$の値を求めよ．
(3)$F(t)$を最大にする$t$の値がただ$1$つ定まることを示せ．

座標平面上の円$C:x^2+y^2=1$と点$\mathrm{A}(-1,\ 0)$に対し，点$\mathrm{A}$を通る傾き$m \ (m>0)$の直線と円$C$との交点で，点$\mathrm{A}$とは異なる点を$\mathrm{P}$とする．また，点$\mathrm{P}$から$x$軸に下した垂線を$\mathrm{PQ}$とする．以下の問いに答えよ．

(1)点$\mathrm{P}$の座標を$m$を用いて表せ．
(2)$\triangle \mathrm{APQ}$の面積を最大とする$m$の値を求めよ．

$9$個の自然数$1,\ 2,\ 3,\ 4,\ 5,\ 6,\ 7,\ 8,\ 9$から相異なる$3$つの数を無作為に選び，それらを大きい順に並び変えたものを$X_1,\ X_2,\ X_3$ \ $(X_1>X_2>X_3)$とする．このとき，次の問いに答えよ．

(1)$X_2$が$a \ (2 \leqq a \leqq 8)$以下になる確率を求めよ．
(2)$X_2$が$a$である確率が最大となるような$a$，およびそのときの確率を求めよ．

$9$個の自然数$1,\ 2,\ 3,\ 4,\ 5,\ 6,\ 7,\ 8,\ 9$から相異なる$3$つの数を無作為に選び，それらを大きい順に並び変えたものを$X_1,\ X_2,\ X_3$ \ $(X_1>X_2>X_3)$とする．このとき，次の問いに答えよ．

(1)$X_2$が$a \ (2 \leqq a \leqq 8)$以下になる確率を求めよ．
(2)$X_2$が$a$である確率が最大となるような$a$，およびそのときの確率を求めよ．

$\displaystyle 0<a<\frac{1}{3},\ b>0$とする．放物線$y=x^2-2a^2x$の$x \geqq 0$の部分を曲線$C$とする．直線$\ell:y=b$と$C$とが$0<x<a$の範囲で交わっている．さらに，$C$と$\ell$と$y$軸で囲まれる部分の面積と，$C$と$\ell$と直線$x=a$で囲まれる部分の面積が等しい．このとき，次の問いに答えよ．

(1)$b$を$a$を用いて表せ．
(2)$b$を最大にする$a$の値と，そのときの$b$の値を求めよ．

座標平面上で原点$\mathrm{O}$を中心とする半径$1$の円の第$1$象限の部分を$C$とする．曲線$y=f(x) \ (0<x<1)$は第$4$象限にあり，かつすべての$x_1 \ (0<x_1<1)$について，点$(x_1,\ f(x_1))$における接線が$C$上の点$(x_1,\ y_1)$における$C$の接線と直交しているとする．曲線$y=f(x)$上の動点を$\mathrm{P}$とするとき，次の問いに答えよ．

(1)$f^\prime(x)$を求めよ．
(2)点$\mathrm{P}$における$y=f(x)$の接線と$y$軸との交点を$\mathrm{Q}$とするとき，線分$\mathrm{PQ}$の長さは常に$1$であることを示せ．
(3)$x$軸上と$y$軸上に$2$辺をもち，線分$\mathrm{OP}$を対角線とする長方形の面積を$S$とする．点$\mathrm{P}$が$S$を最大にする位置にあるとき，$\mathrm{P}$は$\mathrm{P}$における曲線の接線と座標軸が交わってできる$2$点の中点であることを示せ．
(4)$f(x)$を求めよ．ただし，$\displaystyle \lim_{x \to 1-0}f(x)=0$であるとする．

$t$を$0 \leqq t \leqq \sqrt{3}-1$をみたす実数とする．座標平面上に$6$点$\mathrm{O}(0,\ 0)$，$\mathrm{A}(0,\ 1)$，$\mathrm{B}(\sqrt{3},\ 0)$，$\mathrm{P}(t-1,\ 0)$，$\mathrm{Q}(t,\ 1)$，$\mathrm{R}(t+1,\ 0)$がある．$2$直線$\mathrm{PQ}$と$\mathrm{AB}$の交点を$\mathrm{M}$，$2$直線$\mathrm{QR}$と$\mathrm{AB}$の交点を$\mathrm{N}$とする．次の問いに答えよ．

(1)$2$点$\mathrm{M}$，$\mathrm{N}$の$x$座標をそれぞれ求めよ．
(2)三角形$\mathrm{OAB}$と三角形$\mathrm{PQR}$の共通部分の面積を$S$とおく．$S$を$t$を用いて表せ．
(3)(2)で求めた$S$が最大となるような$t$の値を求めよ．

$t$を$0 \leqq t<2$をみたす定数とする．放物線$y=(x-2)^2$上の点$(t,\ (t-2)^2)$における接線を$\ell$とする．このとき，次の問いに答えよ．

(1)接線$\ell$の方程式を求めよ．
(2)直線$\ell$と$x$軸の交点を求めよ．
(3)直線$\ell$と$x$軸，$y$軸によって囲まれる部分の面積を$S(t)$とする．$0 \leqq t<2$において$S(t)$が最大となるときの$t$の値と$S(t)$の値を求めよ．

$n$を$9$以上の自然数とする．袋の中に$n$個の球が入っている．このうち$6$個は赤球で残りは白球である．この袋から$6$個の球を同時に取り出すとき，$3$個が赤球である確率を$P_n$とする．

(1)$P_{10}$を求めなさい．
(2)$\displaystyle \frac{P_{n+1}}{P_{n}}$を求めなさい．
(3)$P_n$が最大となる$n$を求めなさい．

$a$を自然数とする．赤球$3$個，白球$a$個が入った袋から一つずつ順に取り出す操作をすべての球を取り出すまで繰り返す．ただし，取り出した球は元に戻さない．このとき，$2$個目の赤球が出る前までに取り出した球の数を$X$とする．次の問いに答えよ．

(1)$a=4$とする．$3$番目までに赤球が$1$個だけ出て，$4$番目が赤球である確率を求めよ．
(2)$X=n$となる確率を$p_n$とする．$p_n$が最大となる$n$の値を$a$を用いて表せ．
(3)$X$の期待値を求めよ．