座標平面上に点$\mathrm{B}_n(b_n,\ 0)$，$\displaystyle \mathrm{C}_n \left( \frac{b_n+b_{n+1}}{2},\ \frac{1}{2^{n-1}} \right) \ (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$がある．ただし，$b_n \leqq b_{n+1}$である．$2$点$\mathrm{B}_n$，$\mathrm{B}_{n+1}$間の距離を$\mathrm{B}_n \mathrm{B}_{n+1}$で表すとき，$\displaystyle \mathrm{B}_{n+1} \mathrm{B}_{n+2}=\frac{1}{2} \mathrm{B}_n \mathrm{B}_{n+1}$が成立している．$b_1=0,\ b_2=1$のとき，次の問いに答えよ．

(1)$d_n=\mathrm{B}_n \mathrm{B}_{n+1}$とおくとき，$d_n$を$n$を用いて表せ．
(2)$b_n$を$n$を用いて表せ．
(3)点$\mathrm{C}_n \ (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$は同一直線上にあることを示せ．
(4)$\log_{10}2=0.3010$として，$b_n<1.99$をみたす最大の自然数$n$を求めよ．

赤，青，黄$3$組のカードがある．各組は$10$枚ずつで，それぞれ$1$から$10$までの番号がひとつずつ書かれている．次の問いに答えよ．

(1)$30$枚のカードの中からカード$4$枚を取り出すとき，$2$枚だけが同じ番号で残りの$2$枚は相異なる番号である確率を求めよ．
(2)$30$枚のカードの中からカード$k$枚（$4 \leqq k \leqq 10$）を取り出すとき，$2$枚だけが同じ番号で残りの$(k-2)$枚はすべて異なる番号が書かれている確率を$p(k)$とする．

(i) $\displaystyle \frac{p(k+1)}{p(k)} \ (4 \leqq k \leqq 9)$を求めよ．
(ii) $p(k) \ (4 \leqq k \leqq 10)$が最大となる$k$を求めよ．

図に示す点$\mathrm{O}$を原点とする直交座標空間に点$\mathrm{P}(1,\ 0,\ 0)$をとる．点$\mathrm{P}$を，$xy$平面内で原点$\mathrm{O}$を中心として図に示す矢印の方向に角度$\theta$回転させた位置に点$\mathrm{Q}$をとる．さらに，点$\mathrm{Q}$および$z$軸を含む平面内で，点$\mathrm{O}$を中心として点$\mathrm{Q}$を矢印の方向に角度$\theta$回転させた位置に点$\mathrm{R}$をとる．ただし，角度$\theta$の範囲は$\displaystyle 0 \leqq \theta \leqq \frac{\pi}{2}$とする．以下の問いに答えよ．
（図は省略）

(1)点$\mathrm{R}$の座標$(x_\mathrm{R},\ y_\mathrm{R},\ z_\mathrm{R})$を，角度$\theta$を用いて表せ．
(2)$\displaystyle \angle \mathrm{ORP}=\frac{\pi}{3}$であるとき，角度$\theta$の値を求めよ．
(3)点$\mathrm{R}$から平面$x+y=0$に下ろした垂線の長さ$l$を，角度$\theta$の関数で表せ．
(4)(3)で求めた垂線の長さ$l$が最大となるときの角度$\theta$の値とそのときの$l$の値を求めよ．

次の不等式$①$，$②$，$③$を同時にみたす領域を$A$，不等式$①$，$②$，$③$，$④$を同時にみたす領域を$B$とする．
\[ \begin{array}{llllll}
y \leqq -4x^2+24x-20 & \cdots\cdots① & & & y \geqq 0 & \cdots\cdots② \\
y \leqq -x^2+16 & \cdots\cdots③ & & & a \leqq x \leqq a+1 & \cdots\cdots④
\end{array} \]
ただし，$0<a<4$とする．このとき，次の問に答えよ．

(1)領域$A$の面積を求めよ．
(2)領域$B$の面積が最大になるときの$a$の値を求めよ．

$a,\ b$を実数とし，$xy$平面上の次の$2$つの関数のグラフについて考える．
\[ \begin{array}{lll}
y = e^{|x|} & & \cdots\cdots① \\
y = ax+b & & \cdots\cdots②
\end{array} \]
以下の問に答えよ．

(1)$①，②$がただ$1$つの共有点をもつとき，$b$を$a$で表し，そのグラフを$ab$平面上に図示せよ．
(2)(1)のグラフを$b=f(a)$と表す．定数$p$に対して
\[ pa+f(a) \]
を最大にする$a$およびその最大値を求めよ．

表の出る確率が$p \ (0<p<1)$，裏の出る確率が$1-p$の硬貨が1枚ある．$n$を自然数とする．この硬貨を$2n$回投げたとき，表が$n+1$回以上出る確率を$P_n$とする．以下の問に答えよ．

(1)$P_2,\ P_3$を求めよ．
(2)$P_3>P_2$となる$p$の範囲を求めよ．
(3)$P_{n+1}-P_n = p^{n+1}(1-p)^n(ap+b)$となる$a,\ b$を$n$を用いて表せ．ただし$a,\ b$は$p$を含まないとする．
(4)$\displaystyle p=\frac{7}{16}$のとき，$P_n$を最大にする$n$を求めよ．

係数$a,\ b$が整数である$3$次方程式$x^3+ax^2+bx+1=0$が$2$つの虚数解と$1$つの整数解をもつ．これを満たす整数の組$(a,\ b)$は$[キ]$組あり，そのうち$a$の値が最大となる組は$(a, \ b)=([ク],\ [ケ])$である．

$b,\ c$を実数とし，$2$次方程式$x^2+bx+c=0$の解を$\alpha,\ \beta$とする．次の$[　]$をうめよ．

(1)$\alpha=\cos \theta$，$\beta=\sin \theta$となる$0 \leqq \theta<2\pi$が存在すれば，$b$と$c$は等式$[$1$]$を満たす．
(2)$\alpha=3 \cos \theta$，$\beta=\sin \theta$となる$0 \leqq \theta<2\pi$が存在するという条件のもとで，$b$のとりうる最大の値は$[$2$]$であり，このとき$\alpha=[$3$]$，$\beta=[$4$]$である．また，同じ条件のもとで$c$のとりうる最大の値は$[$5$]$であり，このとき$\theta=[$6$]$，$[$7$]$である．ただし，$[$6$]<[$7$]$とする．

三角形$\mathrm{ABC}$において$\mathrm{AB}=3$，$\mathrm{BC}=\sqrt{a}$，$\mathrm{CA}=2$，$\angle \mathrm{BAC}=\theta$とする．次の問いに答えよ．

(1)$\cos \theta$を$a$の式で表せ．また，$a$の値の範囲を求めよ．
(2)三角形$\mathrm{ABC}$の面積が最大となるような$a$の値を求めよ．また，このときの外接円の半径$R$と内接円の半径$r$をそれぞれ求めよ．
(3)上の$(2)$が成り立つとき，三角形$\mathrm{ABC}$の外接円の弧$\mathrm{CA}$上の点$\mathrm{D}$によってできる四角形$\mathrm{ABCD}$の面積の最大値を求めよ．ただし，弧$\mathrm{CA}$上には点$\mathrm{B}$がないものとする．

円$C:(x-6)^2+y^2=25$と直線$L:y=ax$（$a$は実数，$a>0$）について考える．$C$と$L$の$2$つの相異なる交点を$\mathrm{P}$，$\mathrm{Q}$とする．$C$の中心と$\mathrm{P}$，$\mathrm{Q}$でつくる三角形の面積が最大となる$a$を$A$とする．$\sqrt{47}A$の値を求めよ．