座標平面上の曲線$\displaystyle \frac{x^2}{4}+y^2=1 (y \geqq 0)$を$C$とする．実数$t>1$に対して，点$(0,\ t)$を通り第$1$象限の点$(a,\ b)$で曲線$C$に接する直線を$\ell$とする．

(1)$x$軸，$y$軸と$\ell$で囲まれた部分の面積を$S_1(t)$とする．$t$が$t>1$の範囲を動くとき，$S_1(t)$の最小値を求めよ．
(2)曲線$C$と直線$y=b$で囲まれた部分の面積を$S_2(t)$とする．$t$が$t>1$の範囲を動くとき，導関数$S_2^\prime(t)$の最大値を求めよ．

曲線$y=x^3 (x>0)$を$C$とする．$C$上の点$\mathrm{P}(t,\ t^3)$における法線を$\ell$とし，$\ell$と$y$軸の交点を$\mathrm{Q}$とする．

(1)法線$\ell$の方程式を求めよ．
(2)$2$点$\mathrm{P}$，$\mathrm{Q}$間の距離を$t$を用いて表せ．
(3)点$\mathrm{P}$が曲線$C$上を動くとき，$2$点$\mathrm{P}$，$\mathrm{Q}$間の距離の最小値を求めよ．

$\triangle \mathrm{OAB}$の頂点を$\mathrm{O}(0,\ 0)$，$\mathrm{A}(1,\ 0)$，$\mathrm{B}(a,\ b)$とする．辺$\mathrm{OA}$を$p:(1-p)$に内分する点を$\mathrm{P}$，辺$\mathrm{AB}$を$q:(1-q)$に内分する点を$\mathrm{Q}$，辺$\mathrm{BO}$を$r:(1-r)$に内分する点を$\mathrm{R}$とする．ただし，$0<p<1$，$0<q<1$，$0<r<1$とする．$\triangle \mathrm{OAB}$の面積を$S_1$，$\triangle \mathrm{PQR}$の面積を$S_2$として，次の問いに答えよ．

(1)$\triangle \mathrm{OAB}$の重心と$\triangle \mathrm{PQR}$の重心が一致するとき，$p:q:r$を求めよ．
(2)$3$点$(0,\ 0)$，$(x_1,\ y_1)$，$(x_2,\ y_2)$を頂点とする三角形の面積は，$\displaystyle \frac{1}{2} |x_1y_2-x_2y_1|$で表されることを示せ．
(3)$\displaystyle \frac{S_2}{S_1}$を$p,\ q,\ r$を用いて表せ．
(4)$\triangle \mathrm{OAB}$の重心と$\triangle \mathrm{PQR}$の重心が一致するとき，$\displaystyle \frac{S_2}{S_1}$の最小値を求めよ．

媒介変数$\theta$を用いて$x=\sqrt{2} \cos \theta$，$y=\sqrt{3} \sin \theta (0 \leqq \theta \leqq 2\pi)$で表される曲線を$C$とする．

(1)$C$と$x$軸との交点の座標を求めよ．また，$C$と$y$軸との交点の座標を求めよ．
(2)$C$上の点$(x,\ y)$に対して，$x-y$のとる値の最大値および最小値と，そのときの$x,\ y$の値を求めよ．
(3)$C$上の点$(x,\ y)$に対して，$(x+y)(x-y)$のとる値の最大値および最小値と，そのときの$x,\ y$の値を求めよ．

次の問いに答えよ．

(1)$\log_4 6,\ \log_8 9,\ \log_9 8$を小さい順にならべよ．
(2)関数$\displaystyle y=\log_{\frac{1}{2}} (5-x)+\log_{\frac{1}{8}} (x-1)^3$の最小値を求めよ．

$a,\ b$を実数とし，曲線$C:y=x^3-3ax^2+bx$を考える．$C$の接線の傾きの最小値が$-3$であるとき，以下の問いに答えよ．

(1)$b$を$a$を用いて表せ．
(2)$C$が$x$軸の正の部分，負の部分とそれぞれ$1$点で交わるとする．このとき$a$の値の範囲を求めよ．
(3)$a$が$(2)$で求めた範囲にあるとき，$C$と$x$軸で囲まれた図形の面積の最小値を求め，そのときの$a$の値を求めよ．

関数$f(x)=\sin^{2n+2}x+4 \cos^{2n+2}x$（$\displaystyle 0 \leqq x \leqq \frac{\pi}{2}$，$n$は自然数）について以下の問に答えよ．

(1)$\displaystyle \int_0^{\frac{\pi}{2}} f(x) \, dx$はいくらか．

(2)$f(x)$の最小値はいくらか．

$t$を実数とし，$xy$平面上に直線$\ell:y=tx$と曲線$C:y=\log x$がある．次の問いに答えよ．

(1)$\ell$が$C$と共有点をもたないとき，$t$のとり得る値の範囲を求めよ．
(2)$\ell$が$C$と接するとき，$\ell$と$C$および$x$軸で囲まれた部分の面積$S$を求めよ．
(3)正の実数$a$に対して，$C$上の点$\mathrm{A}(a,\ \log a)$と$\ell$の距離を$f(a)$とおく．$f(a)$の最小値を$t$を用いて表せ．

$\mathrm{O}$を原点とする座標平面上に$2$点$\mathrm{A}(4,\ 0)$，$\mathrm{P}(t,\ 0)$をとる．ただし，$0<t<4$とする．さらに放物線$C:y=-x^2+7x$上に$2$点$\mathrm{B}(4,\ 12)$，$\mathrm{Q}(t,\ -t^2+7t)$をとる．$\triangle \mathrm{APB}$の面積を$f(t)$とし，放物線$C$，線分$\mathrm{PQ}$，線分$\mathrm{OP}$によって囲まれた図形の面積を$g(t)$とする．このとき，次の問に答えよ．

(1)$f(t)$を$t$を用いて表せ．
(2)$g(t)$を$t$を用いて表せ．
(3)$h(t)=f(t)+g(t)$とおく．$0<t<4$における$h(t)$の最小値とそのときの$t$の値を求めよ．

実数$a,\ b$は$a \geqq 0$，$b \geqq 0$，$a^2+b^2=1$を満たしているとする．このとき，次の問に答えよ．

(1)定積分
\[ S=\int_0^{\frac{\pi}{2}} |a \sin x-b \cos x| \, dx \]
を$a,\ b$を用いて表せ．
(2)$S$の最大値，最小値とそのときの$a,\ b$の値をそれぞれ求めよ．