$f(x)=a(x^2-6x+10)^2-x^2+6x-5+a$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．

$f(x)=a \cos x$，$g(x)=\sin x$，$\displaystyle 0 \leqq x \leqq \frac{\pi}{2}$とする．曲線$y=f(x)$，$x$軸，$y$軸で囲まれた部分の面積を$S$，曲線$y=f(x)$，曲線$y=g(x)$，$y$軸で囲まれた部分の面積を$S_1$とする．

(1)曲線$y=f(x)$と曲線$y=g(x)$が$\displaystyle x=\frac{\pi}{6}$で交わるとき，$a=[$17$]$，$\displaystyle \frac{S_1}{S}=[$18$]$である．
(2)$\displaystyle \frac{S_1}{S}=\frac{2}{3}$のとき$a=[$19$]$となる．

最大値が$7$で，そのグラフが$2$点$(0,\ 3)$，$(4,\ 3)$を通る$2$次関数がある．

(1)この関数の式を求めよ．
(2)この関数と$x$軸との交点の距離を求めよ．
(3)この関数のグラフを，$-3<x<6$の範囲でできるだけ詳しく図示しなさい．

次の問に答えよ．

(1)$xy$平面上の円$x^2+y^2=1$上の点$\mathrm{P}(\cos \theta,\ \sin \theta)$と$\mathrm{A}(-1,\ 0)$を考える．ただし，$-\pi<\theta<\pi$とする．直線$\mathrm{AP}$の傾きを$t$としたとき，$\cos \theta$と$\sin \theta$を$t$を用いて表せ．
(2)$-\pi<\theta \leqq \pi$とする．$\theta$の関数$\displaystyle f(\theta)=\frac{1+\cos \theta}{3 \cos \theta-2 \sin \theta+5}$の最大値と最小値，またそのときの$\theta$の値を求めよ．

次の$[　]$を適当に補え．

(1)$|x+1|-3 |x-1|=4x+1$をみたす$x$は$x=[ア]$である．
(2)$3$つのさいころを同時に投げるとき，$2$つは同じで他の$1$つは異なる目が出る確率は$[イ]$であり，$3$つとも異なる目が出る確率は$[ウ]$である．
(3)$\displaystyle S_n=\sum_{k=1}^n \left( \frac{1}{2k-1}-\frac{1}{2k+1} \right)$とする．$S_n$を$n$の式で表すと$S_n=[エ]$であり，$\displaystyle S_n>\frac{2011}{2012}$となるような最小の自然数$n$の値は$n=[オ]$である．
(4)$xy$平面において，点$(0,\ 1)$を$\mathrm{A}$とする．点$\mathrm{P}$が直線$y=2x-1$上を動くとき，線分$\mathrm{AP}$を$1:2$に内分する点は直線$y=[カ]$上を動く．
(5)$\displaystyle \sin \theta+\cos \theta=\frac{1}{2}$のとき，$\sin 2\theta=[キ]$，$\sin \theta=[ク]$である．
(6)$f(x)=\sqrt{x}$のとき，$f^\prime(x)=[ケ]$である．また，$\displaystyle \int_{\left( \frac{\pi}{2} \right)^2}^{\pi^2} \frac{\cos \sqrt{x}}{\sqrt{x}} \, dx=[コ]$である．

$x$の$2$次関数$y=ax^2+4ax+b (a>0)$について次の各問に答えよ．

(1)この関数のグラフの頂点の座標を$a,\ b$を用いて表せ．
(2)この関数の値が$-3 \leqq x \leqq 2$において，最大になるときと最小になるときの$x$の値をそれぞれ求めよ．
(3)$-3 \leqq x \leqq 2$におけるこの関数の最大値が$3$，最小値が$-5$であるとき，定数$a,\ b$の値を求めよ．
(4)$(3)$のとき，この$2$次関数のグラフの$x$軸および$y$軸との共有点を求めて，グラフを描け．

$0<a<2$，$f(x)=x^2(x-2)$，$g(x)=a^2(x-2)$とする．

(1)曲線$y=f(x)$と直線$y=g(x)$の交点の$x$座標を求めよ．
(2)曲線$y=f(x)$と直線$y=g(x)$で囲まれる$2$つの部分の面積の和$S(a)$を求めよ．
(3)$S(a)$を最小にする$a$の値を求めよ．

$\displaystyle f(x)=\sin 2x \log (2 \sin x) \left( \frac{\pi}{12} \leqq x \leqq \frac{3}{4} \pi \right)$とする．

(1)不定積分$\displaystyle \int t \log t \, dt$を求めよ．
(2)$2 \sin x=t$とおいて置換積分することにより，不定積分$\displaystyle \int f(x) \, dx$を求めよ．
(3)$f(x) \geqq 0$をみたす$x$の範囲を求めよ．
(4)曲線$y=f(x)$と$x$軸で囲まれる部分の面積を求めよ．

次の問いに答えよ．

(1)$\triangle \mathrm{ABC}$の$3$辺の長さがそれぞれ
\[ \mathrm{AB}=5,\quad \mathrm{BC}=7,\quad \mathrm{AC}=4 \sqrt{2} \]
であるとする．この三角形の$\angle \mathrm{ABC}$の大きさを$B$で表すと
\[ \cos B=\frac{[ア]}{[イ]} \]
であり，$\triangle \mathrm{ABC}$の外接円の半径$R$は，
\[ R=\frac{[ウ]}{[エ]} \sqrt{[オ]} \]
である．また，$\angle \mathrm{ABC}$の$2$等分線と$\triangle \mathrm{ABC}$の外接円の交点で$\mathrm{B}$と異なる点を$\mathrm{D}$とする．このとき，
\[ \mathrm{AD}=\sqrt{[カ][キ]} \]
であり，さらに$\triangle \mathrm{ABC}$の外接円の中心を$\mathrm{O}$とすると，$\triangle \mathrm{AOD}$の面積は$[ク]$となる．
(2)赤玉$3$個，白玉$4$個，青玉$5$個が入っている袋から，玉を同時に$4$個取り出すとき，次の確率を求めよ．

(i) 取り出した玉の色がすべて青色である確率は$\displaystyle \frac{[ケ]}{[コ][サ]}$である．

(ii) 取り出した玉の色が少なくとも$2$種類である確率は，$\displaystyle \frac{[シ][ス][セ]}{165}$である．

(iii) 取り出した玉の色が$3$種類である確率は，$\displaystyle \frac{[ソ]}{[タ][チ]}$である．
\mon[$\tokeishi$] 取り出した玉に赤玉が少なくとも$2$個含まれている確率は，$\displaystyle \frac{[ツ][テ]}{[ト][ナ]}$である．

(3)関数$f_0(x),\ f_1(x),\ f_2(x)$を
\[ f_0(x)=e^{x^2},\quad f_1(x)=xe^{x^2},\quad f_2(x)=x^2e^{x^2} \]
と定める．ただし，$e$は自然対数の底であり，$e^{x^2}$は$e^{(x^2)}$を表す．
関数$f_n(x) (n=0,\ 1,\ 2)$の導関数を$g_n(x)$とすると，
\setstretch{2.0}
\[ \begin{array}{l}
g_0(x)=[ニ]xe^{x^2} \\
g_1(x)=([ヌ]x^2+[ネ])e^{x^2} \\
g_2(x)=([ノ]x^3+[ハ]x)e^{x^2}
\end{array} \]
\setstretch{1.4}
である．関数$h(x)$を
\[ h(x)=(3x^3+8x^2-15x+4)e^{x^2} \]
と定めると，座標平面で曲線$y=h(x)$は$x$軸と$3$点で交わり，その交点の$x$座標は$-[ヒ]$，$\displaystyle\frac{[フ]}{[ヘ]}$，$[ホ]$である．また，
\[ h(x)=\frac{[マ]}{[ミ]} g_2(x)+[ム]g_1(x)-[メ]g_0(x) \]
であるから，曲線$y=h(x)$と$x$軸で囲まれた図形のうち$x$軸の下にある部分の面積を$S$とすると，
\[ S=\frac{1}{[モ]} \left( [ヤ]e-[ユ][ヨ] e^{\frac{[ラ]}{[リ]}} \right) \]
となる．

関数$f(x)$は，

$\displaystyle (ⅰ) f \left( \frac{\sqrt{3}}{3} \right)=2$
$\displaystyle (ⅱ) \int_0^t \sqrt{1+\{f^\prime(x)\}^2} \, dx=t^3+t (t>0)$

を満たすものとする．このとき，以下の設問に答えなさい．

(1)この条件を満たす関数$f(x)$は
\[ f(x)=[$1$] \]
または
\[ f(x)=[$2$] \]
である．
(2)曲線$y=[$1$]$および曲線$y=[$2$]$の交点の座標をすべて求めなさい．ただし，$[$1$]$，$[$2$]$は$(1)$で求めた関数とする．
(3)点$(x,\ y)$が$(2)$の$2$曲線$y=[$1$]$および$y=[$2$]$で囲まれた範囲（境界を含む）を動くとき，$\sqrt{7}x+3y$の最小値を求めなさい．