$xy$平面上に曲線$\displaystyle C:y=\frac{1}{2}x^2$がある．$C$上の点$\mathrm{P} \displaystyle (t,\ \frac{1}{2}t^2) (t \neq 1)$における接線を，$\mathrm{P}$を中心として反時計回りに$45^\circ$回転して得られる直線を$\ell$とする．次の問いに答えよ．

(1)$\ell$の方程式を求めよ．
(2)$C$と$\ell$で囲まれる部分の面積$S(t)$を求めよ．
(3)$S(t)$を最小にする$t$の値を求めよ．

$x$の方程式$|\log_{10|x}=px+q \ (p,\ q \text{は実数})$が$3$つの相異なる正の解をもち，次の$2$つの条件を満たすとする．
\begin{itemize}
$3$つの解の比は，$1:2:3$である．
$3$つの解のうち最小のものは，$\displaystyle \frac{1}{2}$より大きく，$1$より小さい．
\end{itemize}
このとき，$A=\log_{10}2,\ B=\log_{10}3$とおき，$p$と$q$を$A$と$B$を用いて表せ．

$3$次関数$y = x^3-3x^2+2x$のグラフを$C$，直線$y = ax$を$\ell$とする．

(1)$C$と$\ell$が原点以外の共有点をもつような実数$a$の範囲を求めよ．
(2)$a$が(1)で求めた範囲内にあるとき，$C$と$\ell$によって囲まれる部分の面積を$S(a)$とする．$S(a)$が最小となる$a$の値を求めよ．

三角形$\mathrm{ABC}$は各辺の長さが$1$の正三角形であるとする．辺$\mathrm{AB}$上に点$\mathrm{D}$，辺$\mathrm{BC}$上に点$\mathrm{E}$，辺$\mathrm{CA}$上に点$\mathrm{F}$を$\mathrm{AD}=\mathrm{BE}=\mathrm{CF}=x$となるようにとる．ただし$0<x<1$とする．次の問いに答えよ．

(1)三角形$\mathrm{ABC}$の内接円の半径を求めよ．
(2)三角形$\mathrm{DEF}$の外接円の半径$R$を$x$を用いて表せ．
(3)(2)で求めた$R$を最小にする$x$の値を求めよ．

$1$から$8$までの番号が$1$つずつ重複せずに書かれた$8$個の玉が，箱の中に入っている．$1$回目の操作として，箱から$3$個の玉を同時に取り出し，最大番号と最小番号の玉は箱に戻さず，残り$1$個を箱に戻す．この状態から$2$回目の操作として，さらに箱から$3$個の玉を同時に取り出す．$1$回目の操作で取り出した$3$個の玉の最大番号と最小番号の差を$n_1$，$2$回目の操作で取り出した$3$個の玉の最大番号と最小番号の差を$n_2$とする．以下の問に答えよ．

(1)$n_1 \geqq 3$となる確率を求めよ．
(2)$2$回目の操作で取り出した$3$個の玉の中に，$5$の番号が書かれた玉が含まれる確率を求めよ．
(3)$n_1+n_2 \leqq 11$となる確率を求めよ．

$1$から$8$までの番号が$1$つずつ重複せずに書かれた$8$個の玉が，箱の中に入っている．$1$回目の操作として，箱から$3$個の玉を同時に取り出し，最大番号と最小番号の玉は箱に戻さず，残り$1$個を箱に戻す．この状態から$2$回目の操作として，さらに箱から$3$個の玉を同時に取り出す．$1$回目の操作で取り出した$3$個の玉の最大番号と最小番号の差を$n_1$，$2$回目の操作で取り出した$3$個の玉の最大番号と最小番号の差を$n_2$とする．以下の問に答えよ．

(1)$n_1 \geqq 3$となる確率を求めよ．
(2)$2$回目の操作で取り出した$3$個の玉の中に，$5$の番号が書かれた玉が含まれる確率を求めよ．
(3)$n_1+n_2 \leqq 11$となる確率を求めよ．

$n$を自然数とする．1つの袋に白球が$n$個と赤球が2個，合わせて$n+2$個の球が入っている．この袋から，$n+1$個の球を1個ずつ取り出し，左から1列に順に並べる．このとき，次の各問に答えよ．

(1)並べた列に赤球が2個入っている確率を，$n$を用いて表せ．
(2)2個の赤球の間にある白球の個数を$k$とする．ただし，並べた列に赤球が2個入っていない場合は，$k=0$とする．このとき，$k$の期待値が1以上となる最小の$n$の値を求めよ．

$n$を自然数とする．1つの袋に白球が$n$個と赤球が2個，合わせて$n+2$個の球が入っている．この袋から，$n+1$個の球を1個ずつ取り出し，左から1列に順に並べる．このとき，次の各問に答えよ．

(1)並べた列に赤球が2個入っている確率を，$n$を用いて表せ．
(2)2個の赤球の間にある白球の個数を$k$とする．ただし，並べた列に赤球が2個入っていない場合は，$k=0$とする．このとき，$k$の期待値が1以上となる最小の$n$の値を求めよ．

$h$を$0<h<1$を満たす実数とし，
\[ f(x)=\bigg| x^2-\frac{2}{h}x \bigg| +2x+1,\quad g(x)=- \bigg| x^2-\frac{2}{h}x \bigg| +2x+1 \]
とする．

(1)2つの曲線$y=f(x)$と$y=g(x)$で囲まれる図形の面積$S(h)$を求めよ．
(2)(1)で定めた図形を含む，各辺が$x$軸または$y$軸に平行であるような長方形のうち，面積が最小となるものの面積を$T(h)$とする．$h$が0に限りなく近づくとき，$\displaystyle \frac{T(h)}{S(h)}$の極限値を求めよ．

$h$を$0<h<1$を満たす実数とし，
\[ f(x)=x^2+2 \biggl( 1-\frac{1}{h} \biggr) x +1,\quad g(x)=-x^2+2 \biggl( 1+\frac{1}{h} \biggr) x+1 \]
とする．

(1)2つの曲線$y=f(x)$と$y=g(x)$で囲まれる図形の面積$S(h)$を求めよ．
(2)(1)で定めた図形を含む，各辺が$x$軸または$y$軸に平行であるような長方形のうち，面積が最小となるものの面積を$T(h)$とする．$h$が0に限りなく近づくとき，$\displaystyle \frac{T(h)}{S(h)}$の極限値を求めよ．