Лучше всего: главы обоих государств.

Верно написание строчными буквами: главы государств.

См. ответ на вопрос № 270651.

Корректно слитное написание.

В этих случаях деепричастные обороты не требуют постановки запятых, поскольку они выполняют роль обстоятельств образа действия, тесно связаны по содержанию со сказуемым и образуют смысловой центр высказывания (см. примечание 1 к параграфу 20.4 справочника по пунктуации Д. Э. Розенталя).

Верно: три этих главы.

Правило таково. Если формы именительного падежа множественного числа существительных женского рода отличаются по ударению от формы родительного падежа единственного числа (ср.: го́ры – горы́, слёзы – слезы́), то определение в конструкции с числительными два, три, четыре обычно ставится в форме родительного падежа множественного числа.

Правильно: Императорская Академия наук. В этом историческом названии Академия – с прописной.