下図のように，$1$辺の長さ$5$の正方形$\mathrm{ABCD}$が，$1$辺の長さ$1$の正方形からなる格子で区画されている．点$\mathrm{P}$は，$\mathrm{A}$から出発して次のルールに従って格子の上を動くものとする．$\mathrm{X}$と記したカードと，$\mathrm{Y}$と記したカード$5$枚ずつを，よくシャッフルして上から順にカードをめくる．$\mathrm{X}$と記したカードが出た場合は図の$\mathrm{X}$方向，$\mathrm{Y}$と記したカードが出た場合は図の$\mathrm{Y}$方向に$1$だけ動く．すべてのカードがめくり終わると，点$\mathrm{P}$は$\mathrm{C}$に到達していることになる．このとき，点$\mathrm{P}$の動いた経路と，線分$\mathrm{AB}$，線分$\mathrm{BC}$で囲まれる部分の面積を$S_1$，点$\mathrm{P}$の動いた経路と，線分$\mathrm{AD}$，線分$\mathrm{DC}$で囲まれる部分の面積を$S_2$とする．以下の問に答えよ．

(1)カードが$\mathrm{YXYXXYYYXX}$の順に出たとき
\[ S_1=[ア],\quad S_2=[イ] \]
である．
(2)$|S_1-S_2| \geqq 19$となる確率は$\displaystyle \frac{[ウ]}{[エ]}$である．
（図は省略）

$1$辺の長さが$1$である正六角形の$6$つの頂点から$3$つの頂点を選び三角形を作る．

(1)この三角形が正三角形になる確率は$\displaystyle \frac{[カ]}{[キ]}$である．
(2)このようにして作られるすべての三角形の面積の期待値は$\displaystyle \frac{[ク] \sqrt{[ケ]}}{[コ]}$である．

$x>0$に対して，曲線$\displaystyle C:y=\frac{1}{x^2}$上の点$\displaystyle \mathrm{P} \left( t,\ \frac{1}{t^2} \right)$における接線を$\ell$とし，$\ell$と$x$軸との交点を$\mathrm{Q}$とする．また，点$(t,\ 0)$を$\mathrm{H}$とする．このとき，次の問いに答えよ．

(1)接線$\ell$の方程式と点$\mathrm{Q}$の座標を求めよ．
(2)三角形$\mathrm{PHQ}$の面積$S_1$を求めよ．
(3)曲線$C$，線分$\mathrm{PQ}$および$\mathrm{Q}$を通る$y$軸に平行な直線で囲まれた部分の面積を$S_2$とする．このとき，$\displaystyle \frac{S_1}{S_2}$を求めよ．

$\displaystyle f(x)=-\frac{1}{3}x^3+\frac{1}{2}x^2+2$とする．以下の問いに答えよ．

(1)$f(x)$の導関数$f^\prime(x)$を求めよ．
(2)$f(x)$の増減表をかき，極値を求めよ．
(3)$y=f^\prime(x)$のグラフと$x$軸で囲まれた部分の面積を$S_1$とする．$S_1$を求めよ．
(4)$0<k<1$とする．直線$y=kx$と$y=f^\prime(x)$のグラフで囲まれた部分の面積を$S_2$とする．$S_2$を$k$の式で表せ．
(5)$S_2$が$S_1$の$\displaystyle \frac{1}{8}$となるときの$k$の値を求めよ．

四角形$\mathrm{ABCD}$は円$O$に内接していて，$\mathrm{AB}=3$，$\mathrm{BC}=7$，$\mathrm{CD}=7$，$\mathrm{DA}=5$とする．

(1)$\angle \mathrm{A}$の大きさを求めよ．
(2)四角形$\mathrm{ABCD}$の面積を求めよ．
(3)円$O$の半径を求めよ．
(4)三角形$\mathrm{ABD}$の内接円の半径を求めよ．
(5)対角線$\mathrm{AC}$，$\mathrm{BD}$の交点を$\mathrm{E}$とするとき，$\sin \angle \mathrm{AEB}$の値を求めよ．

放物線$C:y=x^2$のグラフと直線$\ell:y=-ax$を考える．ただし，$0<a<2$とする．$C$と$\ell$で囲まれた図形の面積を$S_1$とし，$C$と$\ell$と直線$x=-2$のすべてで囲まれた図形の面積を$S_2$とするとき，以下の各問いに答えよ．

(1)$S_1$を$a$の式で表せ．
(2)$S_2$を$a$の式で表せ．
(3)$S=S_1+S_2$の最小値とそのときの$a$の値を求めよ．

次の$[ノ]$から$[レ]$までの$[　]$にあてはまる$0$から$9$までの数字を記入せよ．

(1)$\mathrm{A}(-1,\ -2)$，$\mathrm{B}(3,\ 4)$とする．$\triangle \mathrm{ABC}$が$\angle \mathrm{C}={90}^\circ$の直角三角形のとき，点$\mathrm{C}$は円$x^2+y^2-[ノ]x-[ハ]y-[ヒ][フ]=0$上にある．さらに$\triangle \mathrm{ABC}$の面積が最大となる点$\mathrm{C}$の座標は$([ヘ],\ -[ホ])$または$(-[マ],\ [ミ])$である．
(2)$\sin x=t$とおくとき，$2 \sin 2x \cos x-(8+3 \cos 2x) \sin x-2=[ム] t^3-[メ] t-[モ]=(t-[ヤ])([ユ] t^2+[ヨ] t+[ラ])$である．
$2 \sin 2x \cos x-(8+3 \cos 2x) \sin x-2=0$のとき，$\displaystyle \sin x=\frac{-[リ]+\sqrt{[ル]}}{[レ]}$である．

$0<a<2$とする．曲線$y=x^4$の点$(a,\ a^4)$における接線を$\ell$とする．

(1)$\ell$の方程式を求めよ．
(2)曲線$y=x^4$と$\ell$および$y$軸で囲まれる部分の面積$S(a)$を求めよ．
(3)曲線$y=x^4 (x \geqq a)$と直線$y=a^4$および直線$x=2$で囲まれる部分の面積$T(a)$を求めよ．
(4)$S(a)+T(a)$を最小にする$a$の値を求めよ．

$y=x+\sqrt{x^2+5}$のとき，$x$を$y$で表した式を$x=f(y)$とする．

(1)$f(y)$を求めよ．

(2)定積分$\displaystyle \int_{\sqrt{5}}^5 f(y) \, dy$の値を求めよ．

(3)曲線$y=x+\sqrt{x^2+5}$，$x$軸，$y$軸および直線$x=2$で囲まれる部分の面積を求めよ．

$3$つの直線$\ell:ax-y=0$，$m:x-2y-2=0$，$n:x+y-5=0$があり，直線$\ell$と直線$m$の交点を$\mathrm{A}$，直線$\ell$と直線$n$の交点を$\mathrm{B}$，直線$m$と直線$n$の交点を$\mathrm{C}$とし，$3$点$\mathrm{A}$，$\mathrm{B}$，$\mathrm{C}$のすべてを通る円を$D$とする．ただし，$a$は実数で$\displaystyle a>\frac{1}{2}$とする．

(1)$\mathrm{BC}$が円$D$の直径となるとき点$\mathrm{A}$の座標は$[$7$]$である．
(2)三角形$\triangle \mathrm{ABC}$の面積が$\displaystyle \frac{15}{2}$，かつ$\angle \mathrm{A}$が鋭角であるとき，$a=[$8$]$であり，円$D$の方程式は$[$9$]$となる．