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

(1)$f(x)$の導関数$f^\prime(x)$を求めよ．
(2)$f(x)$の増減表をかき，極値を求めよ．
(3)$y=f^\prime(x)$のグラフと$x$軸で囲まれた部分の面積を$S_1$とする．$S_1$を求めよ．
(4)$0<k<1$とする．直線$y=kx$と$y=f^\prime(x)$のグラフで囲まれた部分の面積を$S_2$とする．$S_2$を$k$の式で表せ．
(5)$S_2$が$S_1$の$\displaystyle \frac{1}{8}$となるときの$k$の値を求めよ．

次の各問に答えよ．

(1)$\displaystyle a=\frac{\sqrt{6}+\sqrt{2}}{\sqrt{6}-\sqrt{2}},\ b=\frac{\sqrt{6}-\sqrt{2}}{\sqrt{6}+\sqrt{2}}$のとき，$a^2+4ab+b^2$および$a^3+2a^2b+2ab^2+b^3$の値を求めよ．
(2)不等式$3-2x \leqq |3x-2|<10+x$を解け．
(3)数直線上の集合$A=\{x | -a-1<x<a^2\},\ B=\{x | -2 \leqq x \leqq 3\}$において，$A \subset B$となるような$a$の値の範囲を求めよ．

平面上に$2$点$\mathrm{A}(-2,\ 0)$，$\mathrm{B}(0,\ 0)$および直線$\ell:x+y=2$がある．直線$\ell$上に点$\mathrm{P}(t,\ -t+2)$をとる．次の各問に答えよ．

(1)$\angle \mathrm{APB}=\theta$とおく．このとき，常に$\displaystyle 0 \leqq \theta<\frac{\pi}{2}$となることがわかっている．
$(1$-$1)$ $t=-2$のとき，$\tan \theta$の値を求めよ．
$(1$-$2)$ $\tan \theta$を$t$を用いて表せ．
(2)$\angle \mathrm{APB}=\theta$を最大にする点$\mathrm{P}$の座標，およびそのときの$\tan \theta$の値を求めよ．

放物線$C:y=x^2$のグラフと直線$\ell:y=-ax$を考える．ただし，$0<a<2$とする．$C$と$\ell$で囲まれた図形の面積を$S_1$とし，$C$と$\ell$と直線$x=-2$のすべてで囲まれた図形の面積を$S_2$とするとき，以下の各問いに答えよ．

(1)$S_1$を$a$の式で表せ．
(2)$S_2$を$a$の式で表せ．
(3)$S=S_1+S_2$の最小値とそのときの$a$の値を求めよ．

次の空欄$[$1$]$から$[$6$]$にあてはまる数または数式を記入せよ．

(1)$3$次曲線$y=x^3-6x^2+11x-4$と直線$y=ax$が第$1$象限の相異なる$3$点で交わるような定数$a$の範囲は$[$1$]<a<[$2$]$である．
(2)硬貨を投げ，$3$回つづけて表が出たら終了する．$n$回以下で終了する場合の数を$f_n$とする．$f_{10}=[$3$]$である．
(3)不等式$\displaystyle \frac{a}{19}<\log_{10}7<\frac{b}{13}$を満たす最大の整数$a$と最小の整数$b$は$a=[$4$]$，$b=[$5$]$である．必要に応じて次の事実を用いてもよい．
\[ \begin{array}{lll}
7^1=7 & 7^2=49 & 7^3=343 \\
7^4=2401 & 7^5=16807 & 7^6=117649 \\
7^7=823543 & 7^8=5764801 & 7^9=40353607 \\
7^{10}=282475249 & 7^{11}=1977326743 & 7^{12}=13841287201 \\
7^{13}=96889010407 & 7^{14}=678223072849
\end{array} \]
(4)四面体$\mathrm{ABCD}$は，$4$つの面のどれも$3$辺の長さが$7,\ 8,\ 9$の三角形である．この四面体$\mathrm{ABCD}$の体積は$[$6$]$である．

次の問いに答えよ．

(1)分母が$60$で，分子が$59$以下の自然数である分数$\displaystyle \frac{1}{60},\ \frac{2}{60},\ \frac{3}{60},\ \cdots,\ \frac{59}{60}$の中でこれ以上約分できない分数（既約分数）は何個あるか．
(2)$3$つのさいころを同時に投げ，出た目の最大値を$m$とするとき，$m=5$となる確率を求めよ．ただし，$3$つのさいころのすべての目の出方は同様に確からしいものとする．
(3)$\triangle \mathrm{ABC}$において，辺$\mathrm{BC}$を$1:2$に内分する点を$\mathrm{D}$，線分$\mathrm{AD}$を$3:2$に内分する点を$\mathrm{E}$とする．直線$\mathrm{BE}$と辺$\mathrm{AC}$の交点を$\mathrm{F}$とする．このとき，$\mathrm{AF}:\mathrm{FC}$を求めよ．
(4)$108$の正の約数の総和を求めよ．

$0<a<2$とする．曲線$y=x^4$の点$(a,\ a^4)$における接線を$\ell$とする．

(1)$\ell$の方程式を求めよ．
(2)曲線$y=x^4$と$\ell$および$y$軸で囲まれる部分の面積$S(a)$を求めよ．
(3)曲線$y=x^4 (x \geqq a)$と直線$y=a^4$および直線$x=2$で囲まれる部分の面積$T(a)$を求めよ．
(4)$S(a)+T(a)$を最小にする$a$の値を求めよ．

$y=x+\sqrt{x^2+5}$のとき，$x$を$y$で表した式を$x=f(y)$とする．

(1)$f(y)$を求めよ．

(2)定積分$\displaystyle \int_{\sqrt{5}}^5 f(y) \, dy$の値を求めよ．

(3)曲線$y=x+\sqrt{x^2+5}$，$x$軸，$y$軸および直線$x=2$で囲まれる部分の面積を求めよ．

次の問いに答えよ．

(1)分母が$60$で，分子が$59$以下の自然数である分数$\displaystyle \frac{1}{60},\ \frac{2}{60},\ \frac{3}{60},\ \cdots,\ \frac{59}{60}$の中でこれ以上約分できない分数（既約分数）は何個あるか．
(2)$3$つのさいころを同時に投げ，出た目の最大値を$m$とするとき，$m=5$となる確率を求めよ．ただし，$3$つのさいころのすべての目の出方は同様に確からしいものとする．
(3)$\triangle \mathrm{ABC}$において，辺$\mathrm{BC}$を$1:2$に内分する点を$\mathrm{D}$，線分$\mathrm{AD}$を$3:2$に内分する点を$\mathrm{E}$とする．直線$\mathrm{BE}$と辺$\mathrm{AC}$の交点を$\mathrm{F}$とする．このとき，$\mathrm{AF}:\mathrm{FC}$を求めよ．
(4)$108$の正の約数の総和を求めよ．

関数$f(x)=x^3+ax^2+bx+c$は$x=p$で極大値$f(p)$，$x=1$で極小値$-4$をとるものとする．ただし，$a,\ b,\ c,\ p$は定数とする．次の問に答えよ．

(1)$a,\ b,\ c$を$p$を用いて表せ．
(2)曲線$y=f(x)$上の点$(2,\ f(2))$における接線を$\ell$とする．接線$\ell$の傾きを$p$を用いて表せ．
(3)$(2)$の接線$\ell$が点$(2p,\ f(2p))$を通るとき，$p$の値を求めよ．また，このとき極大値$f(p)$の値を求めよ．