次の各問に答えよ．

(1)放物線$C:y=-x^2+4x+5$の頂点を$\mathrm{A}$とし，$C$と$x$軸の正の部分との交点を$\mathrm{B}$とする．このとき，$\mathrm{A}([ア],\ [イ])$であり，$2$点$\mathrm{A}$，$\mathrm{B}$を通る直線$\ell$の方程式は$y=[ウエ]x+[オカ]$である．また，$C$の$0 \leqq x \leqq [ア]$の部分，$y$軸，および$\ell$で囲まれた図形の面積は$\displaystyle \frac{[キク]}{[ケ]}$である．
(2)数列$\{a_n\} (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$を$a_1=-3$，$a_2=1$，
\[ a_{n+2}=-2a_{n+1}-4a_n \cdots\cdots① \]
で定める．このとき，
\[ a_{n+3}=-2a_{n+2}-4a_{n+1} \cdots\cdots② \]
であり，$②$に$①$を代入すると$a_{n+3}=[コ]a_n$となる．$b_n=a_{3n} (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots)$とおくと，数列$\{b_n\}$は初項$[サシ]$，公比$[ス]$の等比数列であり，$b_n$が初めて$7$桁の数になるのは$n=[セ]$のときである．ただし，$\log_{10}2=0.3010$とする．

数列$\{a_n\}$が$a_n={(1+r)}^{-n}$で定められるとき，$\displaystyle \lim_{n \to \infty} (a_1+a_2+\cdots +a_n)=[$1$]$となる．また，$\displaystyle \lim_{t \to \infty} \int_0^t (1+r)^{-x} \, dx=[$2$]$となる．ただし，$r$は正の実数とする．

曲線$y=2 \tan^2 x$上の点$\displaystyle \left( \frac{\pi}{4},\ 2 \right)$における接線$\ell$の方程式は$y=[$3$]$であり，この曲線と接線$\ell$および$x$軸によって囲まれた部分の面積は$[$4$]$となる．ただし，$\displaystyle 0 \leqq x<\frac{\pi}{2}$とする．

次の各問に答えよ．

(1)$\displaystyle t=x-\frac{4}{x}$とおくと$\displaystyle t^2=x^2+\frac{[アイ]}{x^2}-[ウ]$である．$4$次方程式
\[ x^4-2x^3-16x^2+8x+16=0 \cdots\cdots (*) \]
の両辺に$\displaystyle \frac{1}{x^2}$をかけた方程式は，$\displaystyle t=x-\frac{4}{x}$を用いて，$t^2-[エ]t-[オ]=0$と表される．$4$次方程式$(*)$の解は$x=[カ] \pm [キ] \sqrt{[ク]}$，$[ケコ] \pm \sqrt{[サ]}$である．
(2)$5$個の数字$0,\ 1,\ 2,\ 3,\ 4$から異なる$3$個を並べて$3$桁の整数をつくる．このような整数は全部で$[シス]$個あり，このうち，偶数は$[セソ]$個，$9$の倍数は$[タ]$個ある．また，偶数でもなく$9$の倍数でもないものは$[チツ]$個ある．

三角形$\mathrm{ABC}$は$\mathrm{AB}=2$，$\mathrm{AC}=7$であり，辺$\mathrm{BC}$を$2:3$に内分する点を$\mathrm{M}$とすると$\angle \mathrm{BAM}={60}^\circ$である．$\mathrm{AM}=x$とするとき，次の問いに答えよ．

(1)三角形$\mathrm{ABM}$の面積を$x$を用いて表すと$\displaystyle \frac{\sqrt{[ア]}}{[イ]}x$である．また，$\mathrm{BM}:\mathrm{MC}=2:3$より，三角形$\mathrm{AMC}$の面積は$\displaystyle \frac{[ウ] \sqrt{[エ]}}{[オ]}x$である．
(2)$\displaystyle \sin \angle \mathrm{MAC}=\frac{[カ] \sqrt{[キ]}}{[クケ]}$であり，$\angle \mathrm{MAC}<{120}^\circ$であることから，$\cos \angle \mathrm{MAC}=\displaystyle\frac{[コサ]}{[シス]}$である．
(3)$\displaystyle \sin \angle \mathrm{BAC}=\frac{[セ] \sqrt{[ソ]}}{[タ]}$である．
(4)三角形$\mathrm{ABC}$の面積は$[チ] \sqrt{[ツ]}$であり，$\displaystyle x=\frac{[テト]}{[ナ]}$である．

次の空所を埋めよ．

(1)$\log_{10}a=\log_{100}a^r$，$\log_{10}3+2 \log_{100}4-\log_{10}6=\log_{100}M$と表すとき，$r=[ア]$であり，$M=[イ]$である．
(2)$a$を正の実数とするとき，$x=i(a+i)^3$が実数となる$a$の値は$[ウ]$であり，このとき$x$の値は$[エ]$である．ただし，$i^2=-1$とする．
(3)初項から第$3$項までの和が$21$，初項から第$6$項までの和が$189$である等比数列の初項は$[オ]$であり，公比は$[カ]$である．
(4)点$\mathrm{A}(-1,\ 0)$を通る直線$\ell$が，中心$(1,\ 0)$，半径$1$の円と$2$点$\mathrm{P}$，$\mathrm{Q}$で交わっているとき，$\mathrm{AP} \cdot \mathrm{AQ}=[キ]$である．さらに，$\mathrm{PQ}=1$のとき，直線$\ell$と$x$軸のなす角を$\theta$とすると，$\cos \theta=[ク]$である．ただし，$\displaystyle 0 \leqq \theta \leqq \frac{\pi}{2}$とする．

$a$は正の実数で，点$\mathrm{A}(0,\ a)$，点$\mathrm{P}(-2,\ 0)$，点$\mathrm{Q}(2,\ 0)$を頂点とする三角形を考える．この三角形の外接円の中心座標は$[$5$]$，半径は$[$6$]$であり，$a=[$7$]$のとき，外接円の半径は最小値$[$8$]$をとる．

$y=x^4+2x^3-3x^2-2x+1$のグラフと$2$点で接する直線の方程式は$y=[$9$]$であり，接点の座標は$[$10$]$と$[$11$]$となる．

点$\mathrm{A}(2,\ 2,\ 3)$と点$\mathrm{B}(2,\ 4,\ 1)$の中点を$\mathrm{M}$，原点を$\mathrm{O}$とする．ベクトル$\overrightarrow{\mathrm{AB}}$，$\overrightarrow{\mathrm{OM}}$ともに直交する単位ベクトル$\overrightarrow{t}$を成分表示で表すと$[$12$]$となる．また，$\mathrm{AB}$を底辺とする正三角形$\mathrm{ABC}$が$\overrightarrow{\mathrm{OM}} \perp \overrightarrow{\mathrm{MC}}$の条件を満たすとき，頂点$\mathrm{C}$の座標は$[$13$]$となる．

$f(x)=a(x^2-6x+10)^2-x^2+6x-5+a$とする．$a=0$のとき，$f(x)$の最大値は$[$14$]$となる．また，$f(x)$が正の最大値をもつ$a$の条件は$[$15$]$であり，$x=[$16$]$のとき最大値をとる．