放物線$C:y=-x^2+1$と直線$\ell:y=a$がある．ただし，$0<a<1$とする．このとき，次の問に答えよ．

(1)$C$と$x$軸で囲まれた部分の面積を求めよ．
(2)$C$と$\ell$で囲まれた部分の面積を$S$とする．このとき，$S$を$a$を用いて表せ．
(3)$\displaystyle S = \frac{\sqrt{2}}{3}$のとき，$a$の値を求めよ．
(4)$y = |-x^2+1|$のグラフを描け．
(5)$\displaystyle S = \frac{\sqrt{2}}{3}$のとき，曲線$y=|-x^2+1|$と$\ell$で囲まれた部分の面積を求めよ．

原点を中心とする半径1の円を$C_1$とする．$\displaystyle 0<\theta<\frac{\pi}{4}$を満たす定数$\theta$に対して，$C_1$上に点P$(\sin \theta,\ \cos \theta)$，点Q$(-\cos \theta,\ -\sin \theta)$，点R$(-\sin \theta,\ -\cos \theta)$をとる．さらに，Pを中心とし，Qを通る円を$C_2$，Rを中心とし，Qを通る円を$C_3$とする．このとき，次の問に答えよ．

(1)$C_2$と$C_3$の2つの交点のうち，Qと異なる点をSとする．このとき，$C_1$はSを通ることを証明せよ．
(2)Sの座標を$\theta$を用いて表せ．
(3)$C_2$と$C_3$で囲まれた部分の面積を求めよ．

曲線$y=-x^2$を$C_1$とし，点$(1,\ -1)$での$C_1$の接線を$\ell$とする．また，点$(0,\ 2)$と点$(1,\ -1)$を通り，点$(1,\ -1)$での接線が$\ell$となる曲線$y=ax^2+bx+c$を$C_2$とする．ただし，$a,\ b,\ c$は定数とする．

(1)$\ell$の方程式を求めよ．
(2)$a,\ b,\ c$の値を求めよ．
(3)正の定数$k$について，直線$y=-kx$と$C_1$で囲まれた部分の面積と，直線$y=-kx$と$C_2$で囲まれた部分の面積が等しいとき，$k$の値を求めよ．

曲線$y=-x^2$を$C_1$とし，点$(1,\ -1)$での$C_1$の接線を$\ell$とする．また，点$(0,\ 2)$と点$(1,\ -1)$を通り，点$(1,\ -1)$での接線が$\ell$となる曲線$y=ax^2+bx+c$を$C_2$とする．ただし，$a,\ b,\ c$は定数とする．

(1)$\ell$の方程式を求めよ．
(2)$a,\ b,\ c$の値を求めよ．
(3)正の定数$k$について，直線$y=-kx$と$C_1$で囲まれた部分の面積と，直線$y=-kx$と$C_2$で囲まれた部分の面積が等しいとき，$k$の値を求めよ．

曲線$y=-x^2$を$C_1$とし，点$(1,\ -1)$での$C_1$の接線を$\ell$とする．また，点$(0,\ 2)$と点$(1,\ -1)$を通り，点$(1,\ -1)$での接線が$\ell$となる曲線$y=ax^2+bx+c$を$C_2$とする．ただし，$a,\ b,\ c$は定数とする．

(1)$\ell$の方程式を求めよ．
(2)$a,\ b,\ c$の値を求めよ．
(3)正の定数$k$について，直線$y=-kx$と$C_1$で囲まれた部分の面積と，直線$y=-kx$と$C_2$で囲まれた部分の面積が等しいとき，$k$の値を求めよ．

放物線$C:y=-x^2+1$と直線$\ell:y=a$がある．ただし，$0<a<1$とする．このとき，次の問に答えよ．

(1)$C$と$x$軸で囲まれた部分の面積を求めよ．
(2)$C$と$\ell$で囲まれた部分の面積を$S$とする．このとき，$S$を$a$を用いて表せ．
(3)$\displaystyle S=\frac{\sqrt{2}}{3}$のとき，$a$の値を求めよ．
(4)$y=|-x^2+1|$のグラフを描け．
(5)$\displaystyle S=\frac{\sqrt{2}}{3}$のとき，曲線$y=|-x^2+1|$と$\ell$で囲まれた部分の面積を求めよ．

$n$を自然数とし，$x$を変数とする関数
\[ f_n(x)=(nx+n+1)e^x,\quad g_n(x)=(nx+n-1)e^{-x} \]
を考える．以下の問いに答えよ．

(1)$f_n(x)$の増減を調べ，極値を求めよ．
(2)$g_n(x)$の増減を調べ，極値を求めよ．
(3)$x$軸と$y$軸および曲線$y=f_n(x)$で囲まれた図形の面積$S_n$を求めよ．
(4)$x$軸と$y$軸および曲線$y=g_n(x)$で囲まれた図形の面積$T_n$を求めよ．ただし，$n \geqq 2$とする．
(5)極限値$\displaystyle \lim_{n \to \infty}\frac{T_n}{S_n}$を求めよ．

次の問いに答えよ．

(1)座標空間内の点A$(0,\ 1,\ 0)$，B$(0,\ -1,\ 0)$に対して，ABCDが正四面体となるような$xy$平面の$x>0$の部分にある点Cと空間内の$z>0$の部分にある点Dの座標をそれぞれ求めよ．
(2)$\triangle$ABCの重心をEとする．線分DEを$3:1$に内分する点Gの座標を求めよ．
(3)$\angle \text{AGD}=\alpha$とするとき，$\cos \alpha$の値を求めよ．
(4)$\triangle$AGDの面積を求めよ．

座標空間の原点を$\mathrm{O}$とし，$2$点$\mathrm{A}(2,\ -1,\ 4)$，$\mathrm{B}(k,\ -k,\ 2)$について，線分$\mathrm{AB}$を$1:4$に内分する点を$\mathrm{P}$とする．このとき，次の問いに答えよ．ただし，$k$は定数で$k>0$とする．

(1)点$\mathrm{P}$の座標を$k$を用いて表せ．
(2)直線$\mathrm{AB}$と直線$\mathrm{OP}$が直交するとき，$k$の値を求めよ．
(3)(2)で求めた$k$について，$\triangle \mathrm{OAB}$の面積を求めよ．

座標平面上に，点$(0,\ 1)$を中心とする半径$1$の円と点$\mathrm{P}(0,\ h) \ (0<h<2)$がある．点$\mathrm{P}$を通る直線$y=h$と円との交点で第$1$象限にあるものを$\mathrm{Q}$とする．曲線$C:y=\alpha x^2$は点$\mathrm{Q}$を通るとし，$y$軸と曲線$C$および線分$\mathrm{PQ}$で囲まれた部分を図形$\mathrm{A}$とする．次の問いに答えよ．

(1)$\alpha$を$h$を用いて表せ．
(2)図形$\mathrm{A}$の面積$S$を$h$の式で表し，$S$の最大値を求めよ．
(3)図形$\mathrm{A}$を$y$軸の周りに$1$回転してできる立体の体積$V$を$h$の式で表し，$V$の最大値を求めよ．
(4)$S,\ V$は，それぞれ(2)，(3)で求めたものとする．$\displaystyle X=\frac{V}{2\pi S}$とおくとき，$X$の最大値を求めよ．