某高校人工智能实验室组织"AI 编程挑战赛",参赛者每答对一道题目可获得一次抽奖机会,从三个智能抽奖系统中选择一个进行抽奖,系统甲:每次抽奖中奖概率为 $\frac{1}{4}$ ;系统乙:每次抽奖中奖概率为 $\frac{1}{2}$ ;系统丙:每次抽奖中奖概率为 $\frac{1}{2}$ .三个系统相互独立,且每次抽奖结果互不影响.
(1)若一位同学答对了一道题目,他随机选择一个系统抽奖一次,求他中奖的概率.
(2)若某同学答对三道题目,可选择以下两种抽奖方案之一进行抽奖.
方案一:从系统甲、乙、丙中各抽奖一次,中奖次数决定奖励价值,若中奖 3 次,则奖励价值 60 元的 AI 学习包;若中奖 2 次,则奖励价值 35 元的 AI 学习包;其他情况无奖励.
方案二:在系统甲中抽奖 3 次,中奖次数决定奖励价值,若中奖 3 次,则奖励价值 80 元的 AI 学习包;若中奖 2 次,则奖励价值 50 元的 AI 学习包;其他情况无奖励.
通过计算获得 AI 学习包价值的期望,判断该同学应选择哪种方案.
已知数列 $\left\{a_n\right\}$ 的前 $n$ 项和为 $S_n$ ,且 $3\left(S_n+n\right)$ 与 2 的等差中项是 $2\left(a_n+1\right)$ .
(1)求证:数列 $\left\{a_n+1\right\}$ 是等比数列;
(2)记 $T_n=\sum_{k=1}^n \frac{1}{a_k}$ ,试判断 $T_n$ 与 $\frac{2\left(3 a_n+2\right)}{5\left(a_n+1\right)}$ 的大小关系,并给出证明.
已知椭圆 $\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1(a>b>0)$ 的离心率为 $\frac{\sqrt{2}}{2}$ ,左焦点为 $F(-1,0)$ ,直线 $y=k x(k \neq 0)$ 交椭圆于 $P, Q$ 两点.
(1)求 $|F P|+|F Q|$ 的值.
(2)若点 $M$ 在椭圆上(与点 $P, Q$ 不重合),直线 $M P$ 的斜率与直线 $M Q$ 的斜率分别为 $k_1$ 和 $k_2$ .
(i)求证:"$k k_1=-1$"的充要条件是"$k=2 k_2$";
(ii)若 $k=2 k_2$ ,求 $\triangle M P Q$ 面积的最大值.
已知函数 $f(x)=x^2 \ln x+a$ ,记 $f^{\prime}(x)$ 为 $f(x)$ 的导数.
(1)若 $f(x)$ 的最小值为 $\frac{1}{2 \mathrm{e}}$ .
(i)求实数 $a$ 的值;
(ii)若 $x_1 < x_2, f^{\prime}\left(x_1\right)=f^{\prime}\left(x_2\right)$ ,证明:$x_1 x_2^3 < \mathrm{e}^{-5}$ .
(2)是否存在 $a>0$ ,使得 $g(x)=f(x)-a \ln x$ 的最小值为 $\mathrm{e}^2$ ?若存在,求出 $a$ 的值,若不存在,请说明理由.