$k \geqq 2$と$n$を自然数とする．$n$が$k$個の連続する自然数の和であるとき，すなわち，
\[ n=m+(m+1)+\cdots +(m+k-1) \]
が成り立つような自然数$m$が存在するとき，$n$を$k$-連続和とよぶことにする．ただし，自然数とは$1$以上の整数のことである．

(1)$n$が$k$-連続和であることは，次の条件$(\mathrm{A})$，$(\mathrm{B})$の両方が成り立つことと同値であることを示せ．

$(\mathrm{A})$ $\displaystyle \frac{n}{k}-\frac{k}{2}+\frac{1}{2}$は整数である．
$(\mathrm{B})$ $2n>k^2$が成り立つ．

(2)$f$を自然数とする．$n=2^f$のとき，$n$が$k$-連続和となるような自然数$k \geqq 2$は存在しないことを示せ．
(3)$f$を自然数とし，$p$を$2$でない素数とする．$n=p^f$のとき，$n$が$k$-連続和となるような自然数$k \geqq 2$の個数を求めよ．

以下の問いに答えよ．

(1)$n$が正の偶数のとき，$2^n-1$は$3$の倍数であることを示せ．
(2)$n$を自然数とする．$2^n+1$と$2^n-1$は互いに素であることを示せ．
(3)$p,\ q$を異なる素数とする．$2^{p-1}-1=pq^2$を満たす$p,\ q$の組をすべて求めよ．

以下の問いに答えよ．

(1)$n$が正の偶数のとき，$2^n-1$は$3$の倍数であることを示せ．
(2)$p$を素数とし，$k$を$0$以上の整数とする．$2^{p-1}-1=p^k$を満たす$p,\ k$の組をすべて求めよ．

$n$を相異なる素数$p_1,\ p_2,\ \cdots,\ p_k (k \geqq 1)$の積とする．$a,\ b$を$n$の約数とするとき，$a,\ b$の最大公約数を$G$，最小公倍数を$L$とし，
\[ f(a,\ b)=\frac{L}{G} \]
とする．

(1)$f(a,\ b)$が$n$の約数であることを示せ．
(2)$f(a,\ b)=b$ならば，$a=1$であることを示せ．
(3)$m$を自然数とするとき，$m$の約数であるような素数の個数を$S(m)$とする．$S(f(a,\ b))+S(a)+S(b)$が偶数であることを示せ．

$p$を素数とするとき，次の問に答えよ．

(1)$2$つの自然数$m,\ n$の最大公約数は$1$であるとし，$\displaystyle x=\frac{n}{m}$とおく．$p^x$が有理数であるならば，$m=1$であることを示せ．
(2)方程式
\[ p^x=-x^2+9x-5 \]
が有理数の解$x$をもつような組$(p,\ x)$をすべて求めよ．

$p$は素数とし，$m,\ n$は整数で$m \neq 0$とする．$n,\ p-m,\ m+n$がこの順で等差数列になり，$p-m,\ n,\ p+m$がこの順で等比数列になるとき，$p,\ m,\ n$を求めよ．

次の問いに答えよ．

(1)さいころを$2$回投げて，出た目を順に$a,\ b$とおく．関数
\[ f(x)=ax \]
について$f(b)=6$となる確率を求めよ．
(2)さいころを$4$回投げて，出た目を順に$a,\ b,\ c,\ d$とおく．関数
\[ f(x)=ax^3+bx^2+cx \]
について$f(d)$が素数となる確率を求めよ．
(3)さいころを$6$回投げて，出た目を順に$a,\ b,\ c,\ d,\ e,\ f$とおく．$2$つの放物線
\[ y=ax^2+bx+c,\quad y=dx^2+ex+f \]
がただ$1$つの共有点をもつ確率を求めよ．

次の問いに答えよ．

(1)$\displaystyle |x+1|<\frac{1}{2},\ |y-2|<\frac{1}{3}$のとき
\[ |-8x^3+12xy+3y^2+4|<10 \]
を示せ．
次の$3$題$(2)$～$(4)$から$1$題選択して解答せよ．
(2)$12$個のサイコロを同時に投げたとき，$1$の目がちょうど$n$個出る確率を$P_n$とする．$P_n$は$n=2$のとき最大になることを示せ．
(3)$a$を正の整数とし，$p,\ q$を素数とする．このとき，$2$次方程式
\[ ax^2-px+q=0 \]
の$2$解が整数となるような組$(a,\ p,\ q)$をすべて求めよ．
(4)$\triangle \mathrm{ABC}$の辺$\mathrm{BC}$上に，異なる$2$点$\mathrm{X}$，$\mathrm{Y}$を，$\mathrm{BXYC}$の順に並ぶように選ぶ．$\mathrm{X}$を通り$\mathrm{AB}$に平行な直線と，$\mathrm{Y}$を通り$\mathrm{AC}$に平行な直線との交点を$\mathrm{P}$とし，直線$\mathrm{AP}$と辺$\mathrm{BC}$との交点を$\mathrm{Z}$とする．このとき
\[ \frac{\mathrm{CY}}{\mathrm{BX}}=\frac{\mathrm{YZ}}{\mathrm{XZ}} \]
となることを示せ．

次の問いに答えよ．

(1)$(x^2+2x+3)(x^2-2x+3)$を展開せよ．
(2)$x^2-4ax-5a^2$を因数分解せよ．
(3)$\displaystyle x=\frac{1}{\sqrt{3}+2},\ y=\frac{1}{\sqrt{3}-2}$のとき，式$x^2+y^2$の値を求めよ．
(4)$|3x+1| \geqq 2$を解け．
(5)集合$A$を$1$から$12$までの自然数の集合，集合$B$を素数全体の集合とするとき，$A \cap B$の要素を書き並べて表せ．
(6)次の$[　]$にあてはまるものとして，「必要条件である」，「十分条件である」，「必要十分条件である」，「必要条件でも十分条件でもない」のうち，最も適切なものを選べ．
$x^2=16$は$x=4$であるための$[　]$．
(7)$\displaystyle \sin \theta=\frac{3}{\sqrt{13}}$であるとき，$\cos^2 \theta-\sin^2 \theta$の値を求めよ．
(8)$\triangle \mathrm{ABC}$において，$\angle \mathrm{A}={135}^\circ$，$\mathrm{AB}=2$，$\mathrm{AC}=\sqrt{2}$のとき，$\mathrm{BC}$を求めよ．

$r$を$0$以上の整数とし，数列$\{a_n\}$を次のように定める．
\[ a_1=r,\quad a_2=r+1,\quad a_{n+2}=a_{n+1}(a_n+1) \quad (n=1,\ 2,\ 3,\ \cdots) \]
また，素数$p$を$1$つとり，$a_n$を$p$で割った余りを$b_n$とする．ただし，$0$を$p$で割った余りは$0$とする．

(1)自然数$n$に対し，$b_{n+2}$は$b_{n+1}(b_n+1)$を$p$で割った余りと一致することを示せ．
(2)$r=2,\ p=17$の場合に，$10$以下のすべての自然数$n$に対して，$b_n$を求めよ．
(3)ある$2$つの相異なる自然数$n,\ m$に対して，
\[ b_{n+1}=b_{m+1}>0,\quad b_{n+2}=b_{m+2} \]
が成り立ったとする．このとき，$b_n=b_m$が成り立つことを示せ．