問題文全文(内容文)：
$\boxed{{\displaystyle 4}}$ 以下の文章を読んで後の問いに答えよ。
三角関数$\cos x$, $\sin x$については加法定理が成立するが、逆に加法定理を満たす関数はどのようなものがあるだろうか。実数全体を定義域とする実数値関数$f(x)$, $g(x)$が以下の条件を満たすとする。
(A)すべてのx, yについて$f(x+y)$=$f(x)$$f(y)$-$g(x)$$g(y)$
(B)すべてのx, yについて$g(x+y)$=$f(x)$$g(y)$+$g(x)$$f(y)$
(C)$f(0)$$\ne$0
(D)$f(x)$, $g(x)$はx=0で微分可能で$f^{\prime }(0)$=0, $g^{\prime }(0)$=1
条件(A), (B), (C)から$f(0)$=1, $g(0)$=0 がわかる。以上のことから$f(x)$, $g(x)$はすべてのxの値で微分可能で、$f^{\prime }(x)$=$-g(x)$, $g^{\prime }(x)$=$f(x)$が成立することが示される。上のことから$\{f(x)+ig(x)\}$$(\cos x-i\sin x)$=1 であることが、実部と虚部を調べることによりわかる。ただし$i$は虚数単位である。よって条件(A), (B), (C), (D)を満たす関数は三角関数$f(x)$=$\cos x$, $g(x)$=$\sin x$であることが示される。
さらに、a, bを実数でb≠0とする。このとき条件(D)をより一般的な(D)', $f(x)$, $g(x)$はx=0で微分可能で$f^{\prime }(0)$=a, $g^{\prime }(0)$=b
におきかえて、条件(A), (B), (C), (D)'を満たす$f(x)$, $g(x)$はどのような関数になるか考えてみる。この場合でも、条件(A), (B), (C)から$f(0)$=1, $g(0)$=0が上と同様にわかる。ここで
$p(x)$=$e^{-\frac{a}{b}x}f(\frac{x}{b})$,　$q(x)$=$e^{-\frac{a}{b}x}g(\frac{x}{b})$
とおくと、条件(A), (B), (C), (D)において、$f(x)$を$p(x)$に、$g(x)$を$q(x)$におきかえた条件が満たされる。すると前半の議論により、$p(x)$, $q(x)$がまず求まり、このことを用いると$f(x)$=$\boxed{{\displaystyle \mathrm{ア}}}$, $g(x)$=$\boxed{{\displaystyle \mathrm{イ}}}$が得られる。
(1)下線部①について、$f(0)$=1, $g(0)$=0であることを示せ。
(2)下線部②について、$f(x)$がすべてのxの値で微分可能な関数であり、
$f^{\prime }(x)$=$-g(x)$となることを示せ。
(3)下線部③について、下線部①、下線部②の事実を用いることにより、
$\{f(x)+ig(x)\}$$(\cos x-i\sin x)$=1 となることを示せ。
(4)下線部④について、条件(B), (D)において、$f(x)$を$p(x)$に、$g(x)$を$q(x)$におきかえた条件が満たされることを示せ。つまり$p(x)$を$q(x)$が、
(B)すべてのx, yについて、$q(x+y)$=$p(x)$$q(y)$+$q(x)$$p(y)$
(D)$p(x)$, $q(x)$はx=0 で微分可能で$p^{\prime }(0)$=0, $q^{\prime }(0)$=1
を満たすことを示せ。また空欄$\boxed{{\displaystyle \mathrm{ア}}}$, $\boxed{{\displaystyle \mathrm{イ}}}$に入る関数を求めよ。

2023九州大学理系過去問

問題文全文(内容文)：
$\boxed{{\displaystyle 2}}$ $a$, $b$, $d$を正の実数とし、$xy$平面上の点O(0,0), A($a$,0), B($b$,0), D(0,$d$)が次の条件をすべて満たすとする。
$\mathrm{\angle }OAD$=15°,　$\mathrm{\angle }OBD$=75°,　AB=6
以下の問いに答えよ。
(1)$\tan 75°$の値を求めよ。
(2)$a$, $b$, $d$の値をそれぞれ求めよ。
(3)2点O, Dを直径の両端とする円をCとする。線分ADとCの交点のうちDと異なるものをPとする。また、線分BDとCの交点のうちDと異なるものをQとする。このとき、方べきの定理AP・AD=${\text{AO}}^2$,　BP・BD=${\text{BO}}^2$　を示せ。
(4)(3)の点P,Qに対し、積AP・BQの値を求めよ。

問題文全文(内容文)：
$\mathrm{第}1\mathrm{問}$
[1]　(1)${\log }_{10}10=\boxed{{\displaystyle \mathrm{ア}}}$である。また、${\log }_{10}5,{\log }_{10}15$をそれぞれ
${\log }_{10}2\mathrm{と}{\log }_{10}3$を用いて表すと
${\log }_{10}5=\boxed{{\displaystyle \mathrm{イ}}}{\log }_{10}2+\boxed{{\displaystyle \mathrm{ウ}}}$
${\log }_{10}15=$$\boxed{{\displaystyle \mathrm{エ}}}{\log }_{10}2+{\log }_{10}3+\boxed{{\displaystyle \mathrm{オ}}}$
(2)太郎さんと花子さんは、${15}^{20}$について話している。
以下では、${\log }_{10}2=0.3010、$${\log }_{10}3=0.4771$とする。

太郎:${15}^{20}$は何桁の数だろう。
花子:$15$の20乗を求めるのは大変だね。${\log }_{10}{15}^{20}$の整数部分に
着目してみようよ。

${\log }_{10}{15}^{20}$は
$\boxed{{\displaystyle \mathrm{カ}\mathrm{キ}}}<{\log }_{10}{15}^{20}$$<\boxed{{\displaystyle \mathrm{カ}\mathrm{キ}}}+1$
を満たす。よって、${15}^{20}\mathrm{は}\boxed{{\displaystyle \mathrm{ク}\mathrm{ケ}}}$桁の数である。

太郎:${15}^{20}$の最高位の数字も知りたいね。だけど、${\log }_{10}{15}^{20}$の
整数部分にだけ着目してもわからないな。
花子:$N\mathrm{・}{10}^{\boxed{{\displaystyle \mathrm{カ}\mathrm{キ}}}}<{15}^{20}$$<(N+1)\mathrm{・}{10}^{\boxed{{\displaystyle \mathrm{カ}\mathrm{キ}}}}$を満たすような
正の整数Nに着目してみたらどうかな。

${\log }_{10}{15}^{20}$の小数部分は${\log }_{10}{15}^{20}-\boxed{{\displaystyle \mathrm{カ}\mathrm{キ}}}$であり
${\log }_{10}\boxed{{\displaystyle \mathrm{コ}}}<{\log }_{10}{15}^{20}-\boxed{{\displaystyle \mathrm{カ}\mathrm{キ}}}$$<{\log }_{10}(\boxed{{\displaystyle \mathrm{コ}}}+1)$
が成り立つので、${15}^{20}$の最高位の数字は$\boxed{{\displaystyle \mathrm{サ}}}$である。


[2]座標平面上の原点を中心とする半径1の円周上に3点$P(\cos \theta ,\sin \theta ),$
$Q(\cos \alpha ,\sin \alpha ),R(\cos \beta ,\sin \beta )$がある。ただし、$0\leqq \theta <\alpha <\beta <2\pi$
とする。このとき、$s$と$t$を次のように定める。
$s=\cos \theta +\cos \alpha +\cos \beta ,$$t=\sin \theta +\sin \alpha +\sin \beta$

(1)$\mathrm{△}PQR$が正三角形や二等辺三角形のときの$s$と$t$の値について考察しよう。
考察$1:\mathrm{△}PQR$が正三角形である場合を考える。
この場合、$\alpha ,\beta$を$\theta$で表すと
$\alpha =\theta +{\displaystyle \frac{\boxed{{\displaystyle \mathrm{シ}}}}{3}\pi ,}$$\beta =\theta +{\displaystyle \frac{\boxed{{\displaystyle \mathrm{ス}}}}{3}\pi }$
であり、加法定理により
$\cos \alpha =\boxed{{\displaystyle \boxed{{\displaystyle \mathrm{セ}}}}}, \sin \alpha =\boxed{{\displaystyle \boxed{{\displaystyle \mathrm{ソ}}}}}$
である。同様に、$\cos \beta$および$\sin \beta$を、$\sin \theta$と$\cos \theta$を用いて表すことができる。
これらのことから、$s=t=\boxed{{\displaystyle \mathrm{タ}}}$である。

$\boxed{{\displaystyle \boxed{{\displaystyle \mathrm{セ}}}}},\boxed{{\displaystyle \boxed{{\displaystyle \mathrm{ソ}}}}}$の解答群(同じものを繰り返し選んでもよい。)
⓪${\displaystyle \frac{1}{2}\sin \theta +{\displaystyle \frac{\sqrt{3}}{2}\cos \theta }}$
①${\displaystyle \frac{\sqrt{3}}{2}\sin \theta +{\displaystyle \frac{1}{2}\cos \theta }}$
②${\displaystyle \frac{1}{2}\sin \theta -{\displaystyle \frac{\sqrt{3}}{2}\cos \theta }}$
③${\displaystyle \frac{\sqrt{3}}{2}\sin \theta -{\displaystyle \frac{1}{2}\cos \theta }}$
④$-{\displaystyle \frac{1}{2}\sin \theta +{\displaystyle \frac{\sqrt{3}}{2}\cos \theta }}$
⑤$-{\displaystyle \frac{\sqrt{3}}{2}\sin \theta +{\displaystyle \frac{1}{2}\cos \theta }}$
②$-{\displaystyle \frac{1}{2}\sin \theta -{\displaystyle \frac{\sqrt{3}}{2}\cos \theta }}$
③$-{\displaystyle \frac{\sqrt{3}}{2}\sin \theta -{\displaystyle \frac{1}{2}\cos \theta }}$

考察2:$\mathrm{△}PQR$が$PQ=PR$となる二等辺三角形である場合を考える。

例えば、点$P$が直線$y=x$上にあり、点$Q,R$が直線$y=x$に関して対称
であるときを考える。このとき、$\theta ={\displaystyle \frac{\pi }{4}}$である。また、$\alpha$は
$\alpha <{\displaystyle \frac{5}{4}\pi , \beta }$は${\displaystyle \frac{5}{4}\pi <\beta }$を満たし、点$Q,R$の座標について、
$\sin \beta =\cos \alpha , \cos \beta =\sin \alpha$が成り立つ。よって
$s=t={\displaystyle \frac{\sqrt{\boxed{{\displaystyle \mathrm{チ}}}}}{\boxed{{\displaystyle \mathrm{ツ}}}}+\sin \alpha +\cos \alpha }$
である。
ここで、三角関数の合成により
$\sin \alpha +\cos \alpha =$$\sqrt{\boxed{{\displaystyle \mathrm{テ}}}}\sin (\alpha +{\displaystyle \frac{\pi }{\boxed{{\displaystyle \mathrm{ト}}}}})$
である。したがって

$\alpha ={\displaystyle \frac{\boxed{{\displaystyle \mathrm{ナ}\mathrm{ニ}}}}{12}\pi , \beta ={\displaystyle \frac{\boxed{{\displaystyle \mathrm{ヌ}\mathrm{ネ}}}}{12}\pi }}$

のとき、$s=t=0$である。

(2)次に、$s$と$t$の値を定めるときの$\theta ,\alpha ,\beta$の関係について考察しよう。
考察$3:s=t=0$の場合を考える。

この場合、${\sin }^2\theta +{\cos }^2\theta =1$により、$\alpha$と$\beta$について考えると
$\cos \alpha \cos \beta +\sin \alpha \sin \beta ={\displaystyle \frac{\boxed{{\displaystyle \mathrm{ノ}\mathrm{ハ}}}}{\boxed{{\displaystyle \mathrm{ヒ}}}}}$
である。
同様に、$\theta$と$\alpha$について考えると
$\cos \theta \cos \alpha +\sin \theta \sin \alpha ={\displaystyle \frac{\boxed{{\displaystyle \mathrm{ノ}\mathrm{ハ}}}}{\boxed{{\displaystyle \mathrm{ヒ}}}}}$
であるから、$\theta ,\alpha ,\beta$の範囲に注意すると
$\beta -\alpha =\alpha -\theta ={\displaystyle \frac{\boxed{{\displaystyle \mathrm{フ}}}}{\boxed{{\displaystyle \mathrm{ヘ}}}}\pi }$
という関係が得られる。

(3)これまでの考察を振り返ると、次の⓪～③のうち、
正しいものは$\boxed{{\displaystyle \boxed{{\displaystyle \mathrm{ホ}}}}}$であることが分かる。
$\boxed{{\displaystyle \boxed{{\displaystyle \mathrm{ホ}}}}}$の解答群
⓪$\mathrm{△}PQR$が正三角形ならば$s=t=0$であり、$s=t=0$ならば
$\mathrm{△}PQR$は正三角形である。
①$\mathrm{△}PQR$が正三角形ならば$s=t=0$であり、$s=t=0$で
あっても$\mathrm{△}PQR$は正三角形でない場合がある。
②$\mathrm{△}PQR$が正三角形であっても$s=t=0$でない場合があるが
$s=t=0$ならば$\mathrm{△}PQR$は正三角形である。
③$\mathrm{△}PQR$が正三角形であっても$s=t=0$でない場合があり、
$s=t=0$であっても$\mathrm{△}PQR$が正三角形でない場合がある。

問題文全文(内容文)：
①$\sin (\alpha +\beta )=$＿＿＿＿

②$\cos (\alpha +\beta )=$＿＿＿＿

③$\sin (\alpha -\beta )=$＿＿＿＿

④$\cos (\alpha -\beta )=$＿＿＿＿

◎次の値を求めよう。

⑤$\cos 75°$

⑥$\sin 105°$

⑦$\sin 15°$

問題文全文(内容文)：
数学$\text{II}$　三角関数(18)　なす角(2)

$y=3x+1$と$\frac{\pi }{6}$の角をなし、原点を通る直線の方程式を求めよ。