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(3)が問題です．(2)の式から円がみえるでしょうか．知識の幅が見える設問になっています．記述式なら完全に差が出ているでしょう．

(4)のベクトルは設問としては唐突ですが，少ない設問の中でいろいろ問うための出題者の苦心です．内積の計算力をみたいのですね．