関数$f(x)=x^4-2x^2+x$について，次の問いに答えよ．

(1)曲線$y=f(x)$と$2$点で接する直線の方程式を求めよ．
(2)曲線$y=f(x)$と$(1)$で求めた直線で囲まれた領域の面積を求めよ．

原点を$\mathrm{O}$とする座標空間に$3$点$\mathrm{A}(a_1,\ a_2,\ 0)$，$\mathrm{B}(0,\ b_1,\ b_2)$，$\mathrm{C}(c_1,\ 0,\ c_2)$をとる．ただし，$a_1,\ a_2,\ b_1,\ b_2,\ c_1,\ c_2$は全て正とする．ベクトル$\overrightarrow{\mathrm{OA}}=\overrightarrow{a}$，$\overrightarrow{\mathrm{OB}}=\overrightarrow{b}$，$\overrightarrow{\mathrm{OC}}=\overrightarrow{c}$としたとき，次の問いに答えよ．

(1)三角形$\mathrm{OAB}$の面積$S$を$\overrightarrow{a},\ \overrightarrow{b}$の成分で表せ．
(2)空間内の点$\mathrm{P}$を考える．ベクトル$\overrightarrow{\mathrm{OP}}$が三角形$\mathrm{OAB}$を含む平面に垂直で大きさ$1$となるときの点$\mathrm{P}$の座標を$\overrightarrow{a}$，$\overrightarrow{b}$の成分で表せ．
(3)四面体$\mathrm{OABC}$の体積$V$を$\overrightarrow{a}$，$\overrightarrow{b}$，$\overrightarrow{c}$の成分で表せ．

複素数平面上の点$\mathrm{P}_0, \mathrm{P}_1,\ \mathrm{P}_2,\ \cdots$を表す複素数をそれぞれ$z_0,\ z_1,\ z_2,\ \cdots$とする．原点$\mathrm{O}$および整数$k (k \geqq 0)$に対して$\displaystyle \angle \mathrm{OP}_k \mathrm{P}_{k+1}=\frac{\pi}{2}$を満たす．また，$\angle \mathrm{P}_k \mathrm{OP}_{k+1}=\theta$とする．ただし，$\theta$は$\displaystyle 0<\theta<\frac{\pi}{2}$を満たす定数とする．次の問いに答えよ．

(1)$z_{k+1}$を$z_k$で表せ．
(2)$z_0=a$（$a$は正の実数）であるとき，三角形$\mathrm{OP}_k \mathrm{P}_{k+1}$の面積$s_k$を$a,\ \theta$で表せ．
(3)三角形の面積の和$\displaystyle A_n=\sum_{k=0}^{n-1}s_k$を$a,\ \theta$で表せ．

三角形$\mathrm{ABC}$の辺$\mathrm{BC}$を$1:2$に内分する点を$\mathrm{D}$，辺$\mathrm{CA}$を$1:2$に内分する点を$\mathrm{E}$，辺$\mathrm{AB}$を$1:2$に内分する点を$\mathrm{F}$とする．また線分$\mathrm{AD}$と線分$\mathrm{BE}$の交点を$\mathrm{P}$，線分$\mathrm{BE}$と線分$\mathrm{CF}$の交点を$\mathrm{Q}$，線分$\mathrm{CF}$と線分$\mathrm{AD}$の交点を$\mathrm{R}$とする．

(1)$\overrightarrow{\mathrm{AP}}=\ell \overrightarrow{\mathrm{AB}}+m \overrightarrow{\mathrm{AC}}$とするとき，$\ell$と$m$の値を求めよ．
(2)三角形$\mathrm{ABC}$の面積が$1$のとき，三角形$\mathrm{PQR}$の面積を求めよ．

$C$を媒介変数$t (0 \leqq t \leqq \pi)$を用いて$x=1-\cos t$，$y=2 \sin t+\sin 2t$と表される座標平面上の曲線とする．

(1)曲線$C$上で$y$座標が最大となる点の座標を求め，曲線$C$の概形をかけ．
(2)曲線$C$と$x$軸とで囲まれた図形の面積を求めよ．

曲線$C:y=x^3-6x^2+9x$について，以下の問いに答えよ．

(1)曲線$C$の増減，極値，グラフの凹凸および変曲点を調べて，そのグラフをかけ．
(2)定数$a$に対し，直線$\ell:y=ax$が曲線$C$と$x=2$で交点をもつとき，$a$の値と全ての交点の座標を求めよ．
(3)$(2)$の条件のもとで曲線$C$と直線$\ell$とで囲まれた部分の面積を求めよ．
(4)直線$\ell$が曲線$C$と$x \geqq 0$の範囲で異なる$3$点で交わるような$a$の値の範囲を求めよ．

座標平面上の$4$点を$\mathrm{O}(0,\ 0)$，$\mathrm{P}(\cos \theta,\ \sin \theta)$，$\mathrm{A}(k,\ 1)$，$\mathrm{B}(k,\ -1)$とする．ただし，$k>1$，$0^\circ<\theta<{90}^\circ$であるとする．以下の問題に答えよ．

(1)$\triangle \mathrm{PAB}$の面積を$\theta$と$k$を用いて表せ．
(2)直線$\mathrm{PB}$と$x$軸の交点を$\mathrm{C}$とするとき，$\triangle \mathrm{OPC}$の面積を$\theta$と$k$を用いて表せ．
(3)$\mathrm{PB} \perp \mathrm{OA}$が成り立つための条件を$\theta$と$k$を用いて表せ．
(4)$\theta={30}^\circ$のとき，$\mathrm{PB} \perp \mathrm{OA}$が成り立つとする．このとき，$k$の値を求めよ．

不等式$(|x|+1)^2+(y-1)^2 \leqq 4$の表す領域を$D$とする．次の問いに答えよ．

(1)領域$D$を図示せよ．
(2)領域$D$の面積を求めよ．
(3)点$(x,\ y)$が領域$D$内を動くとき，$2x+y$の最大値と最小値を求めよ．

$1$辺の長さが$1$の正方形$\mathrm{OABC}$において，$\mathrm{AB}$を$p:(1-p)$に内分する点を$\mathrm{M}$，$\mathrm{BC}$を$(1-q):q$に内分する点を$\mathrm{N}$とする．また，$\triangle \mathrm{OMN}$の面積を$S$とする．ただし，$0<p<1$，$0<q<1$である．

(1)$S$を$p,\ q$を用いて表せ．
(2)$\displaystyle p=\frac{1-q}{1+q}$のとき，$S$の最小値とそれを与える$q$の値を求めよ．

曲線$C:y=(\log_e x)^2$とする．

(1)点$(0,\ 3)$から$C$に引いた接線の方程式をすべて求めよ．
(2)$C$と$x$軸，および直線$x=e$で囲まれた部分の面積を求めよ．