题目
某研究欲比较 A、B 两种降糖药对 2 型糖尿病患者的空腹血糖(mmol/L)降低效果。将 40 例患者随机分为两组,每组 20 例,分别服用 A 药和 B 药。治疗 8 周后,测得空腹血糖如下:A 药组: 6.5, 7.2, 6.8, 5.9, 7.5, 6.3, 6.9, 7.1, 6.4, 6.7, 7.0, 6.6, 7.3, 6.2, 6.8, 7.4, 6.1, 6.5, 7.2, 6.9B 药组: 5.8, 6.1, 5.9, 6.3, 6.0, 6.2, 5.7, 6.4, 6.1, 5.8, 6.5, 5.9, 6.2, 6.0, 6.3, 5.6, 6.1, 5.8, 6.4, 6.0已知两组数据均服从正态分布,且方差齐性。问题:本研究的设计类型是什么?(2 分)应采用何种统计方法比较两种药物的降糖效果?为什么?(4 分)请写出假设检验的步骤(包括无效假设、备择假设、检验统计量、决策规则)。(6 分)若检验结果 P<0.05,如何解释?(3 分)
某研究欲比较 A、B 两种降糖药对 2 型糖尿病患者的空腹血糖(mmol/L)降低效果。将 40 例患者随机分为两组,每组 20 例,分别服用 A 药和 B 药。治疗 8 周后,测得空腹血糖如下:
A 药组: 6.5, 7.2, 6.8, 5.9, 7.5, 6.3, 6.9, 7.1, 6.4, 6.7, 7.0, 6.6, 7.3, 6.2, 6.8, 7.4, 6.1, 6.5, 7.2, 6.9
B 药组: 5.8, 6.1, 5.9, 6.3, 6.0, 6.2, 5.7, 6.4, 6.1, 5.8, 6.5, 5.9, 6.2, 6.0, 6.3, 5.6, 6.1, 5.8, 6.4, 6.0
已知两组数据均服从正态分布,且方差齐性。
问题:
本研究的设计类型是什么?(2 分)
应采用何种统计方法比较两种药物的降糖效果?为什么?(4 分)
请写出假设检验的步骤(包括无效假设、备择假设、检验统计量、决策规则)。(6 分)
若检验结果 P<0.05,如何解释?(3 分)
题目解答
答案
1. 本研究为完全随机设计(成组设计),将40例患者随机分为两组,分别接受A药和B药治疗。
2. 由于两组数据均服从正态分布且方差齐性,应采用两独立样本t检验(成组t检验)。
3. 假设检验步骤:
- H₀:μ_A = μ_B(两药降糖效果相同)。
- H₁:μ_A ≠ μ_B(两药降糖效果不同)。
- 计算t统计量:$t = \frac{\bar{X}_A - \bar{X}_B}{S_p \sqrt{\frac{1}{n_A} + \frac{1}{n_B}}}$。
- 自由度df = 38。
- 若 |t| > 2.024,则拒绝H₀;否则不拒绝H₀。
4. 若P<0.05,表明在α = 0.05水平下,可认为A药和B药的降糖效果存在显著差异,即两种药物的降糖效果不同。
解析
本题主要考查了实验设计类型的判断、合适统计方法的选择、假设检验步骤的确定以及对检验结果的解释,涉及到统计学中实验设计和假设检验的相关知识。
- 判断研究设计类型:
- 研究将40例患者随机分为两组,每组20例,分别服用A药和B药。这种将研究对象完全随机地分配到不同处理组的设计方式,属于完全随机设计(成组设计)。
- 选择合适的统计方法及原因:
- 已知两组数据均服从正态分布,且方差齐性。在这种情况下,要比较两个独立样本的均值是否有差异,两独立样本t检验(成组t检验)是合适的统计方法。因为两独立样本t检验专门用于检验两个独立正态总体的均值是否相等,当满足正态分布和方差齐性条件时,该方法能够准确地判断两组数据的均值差异是否具有统计学意义。
- 确定假设检验的步骤:
- 无效假设($H_0$):假设两药降糖效果相同,即$\mu_A = \mu_B$,其中$\mu_A$表示A药组患者空腹血糖的总体均值,$\mu_B$表示B药组患者空腹血糖的总体均值。
- 备择假设($H_1$):假设两药降糖效果不同,即$\mu_A \neq \mu_B$。
- 检验统计量:两独立样本t检验的统计量计算公式为$t = \frac{\bar{X}_A - \bar{X}_B}{S_p \sqrt{\frac{1}{n_A} + \frac{1}{n_B}}}$,其中$\bar{X}_A$和$\bar{X}_B$分别是A药组和B药组的样本均值,$n_A$和$n_B$分别是A药组和B药组的样本量,$S_p$是合并标准差,计算公式为$S_p=\sqrt{\frac{(n_A - 1)S_A^2+(n_B - 1)S_B^2}{n_A + n_B - 2}}$,$S_A^2$和$S_B^2$分别是A药组和B药组的样本方差。
- 自由度:两独立样本t检验的自由度$df=n_A + n_B - 2=20 + 20 - 2 = 38$。
- 决策规则:给定显著性水平$\alpha = 0.05$,查t分布表可得双侧临界值$t_{0.05/2,38}=2.024$。若计算得到的$\vert t\vert>2.024$,则拒绝$H_0$;否则不拒绝$H_0$。
- 解释检验结果:
- 若检验结果$P < 0.05$,这意味着在$\alpha = 0.05$的显著性水平下,拒绝无效假设$H_0$。也就是说,我们有足够的证据认为A药和B药的降糖效果存在显著差异,即两种药物的降糖效果不同。