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$\sin^4\theta-\cos^4\theta$を$\sin\theta$だけを用いた式で表せ。また，$\cos\theta$だけを用いた式で表せ。

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因数分解せよ
$a^2(b+1)^2+2a(b^2 -a)+b(b-2a^2)$

2023東大寺学園高等学校

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$n$を$n \geqq 3$である自然数とする。相異なる$n$個の正の数を小さい順に並べた集合$S=${ $a_{ 1 },a_{ 2 }・・・,a_{ n } $}を考える。$a_{ 1 }=k$とするとき、次の問いに答えよ。
(1)$a_{ i }-a_{ 1 }$$(i=2,3,・・・,n)$がすべての$S$の要素となるとき、$a_{ 2 }$を求めよ。
(2)(1)のとき、$a_{ n }$を$n$の式で表せ。
(3)$\frac{a_{ i }}{a_{ 1 }}$$(i=2,3,・・・,n)$がすべての$S$の要素となるとき、$a_{ n }$を$n$の式で表せ。

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$\displaystyle \frac{4}{9}$を2進法の循環小数で表せ

出典：2024年早稲田大学教育学部過去問