一个医生已知某种疾病患者的痊愈率为25%,为试验一种新药是否有效,把它给10个病人服用,且规定若10个病人中至少有4个被治好,则认为这种药有效;反之,则认为无效.试求: (1)虽新药有效,且把痊愈率提高到35%,但通过试验被否定的概率; (2)新药完全无效,但通过试验被认为有效的概率.
一个医生已知某种疾病患者的痊愈率为25%,为试验一种新药是否有效,把它给10个病人服用,且规定若10个病人中至少有4个被治好,则认为这种药有效;反之,则认为无效.试求:
(1)虽新药有效,且把痊愈率提高到35%,但通过试验被否定的概率;
(2)新药完全无效,但通过试验被认为有效的概率.
题目解答
答案
解析:记一个病人服用该药痊愈为事件A,且其概率为p,那么10个病人服用该药相当于10次重复试验.
(1)因新药有效且p=0.35,故由n次独立重复试验中事件A发生k次的概率公式知,试验被否定(即新药无效)的概率为
P10(0)+P10(1)+P10(2)+P10(3)
=
p0(1-p)10+
p1(1-p)9+
p2(1-p)8+
p3(1-p)7≈0.513 8.
(2)因新药无效,故p=0.25,试验被认为有效的概率为
P10(4)+P10(5)+…+P10(10)
=1-P10(0)-P10(1)-P10(2)-P10(3)≈0.224 2.
答:新药有效,但通过试验被否定的概率为0.513 8;而新药无效,但通过试验被认为有效的概率为0.224 2.
解析
考查要点:本题主要考查二项分布的概率计算在假设检验中的应用,涉及独立重复试验的概率模型。
解题核心思路:
- 明确试验结果与判断标准:将“试验被否定”或“被认为有效”转化为痊愈人数的范围。
- 选择二项分布公式:根据痊愈率$p$,计算对应痊愈人数的概率,再累加或求补集。
- 注意计算精度:实际计算中需使用精确值或科学计算器,避免近似误差。
破题关键点:
- 问题(1):当新药有效($p=0.35$),但痊愈人数$X < 4$,需计算$P(X=0)+P(X=1)+P(X=2)+P(X=3)$。
- 问题(2):当新药无效($p=0.25$),但痊愈人数$X \geq 4$,需计算$1 - [P(X=0)+P(X=1)+P(X=2)+P(X=3)]$。
第(1)题
目标:计算新药有效($p=0.35$)但被否定的概率,即$P(X < 4)$。
步骤1:写出二项分布公式
$P(X=k) = C_{10}^k \cdot (0.35)^k \cdot (0.65)^{10-k}$
步骤2:计算各$k$值的概率
- $k=0$:
$P(X=0) = C_{10}^0 \cdot (0.35)^0 \cdot (0.65)^{10} \approx 0.01346$ - $k=1$:
$P(X=1) = C_{10}^1 \cdot (0.35)^1 \cdot (0.65)^9 \approx 0.0596$ - $k=2$:
$P(X=2) = C_{10}^2 \cdot (0.35)^2 \cdot (0.65)^8 \approx 0.1232$ - $k=3$:
$P(X=3) = C_{10}^3 \cdot (0.35)^3 \cdot (0.65)^7 \approx 0.1372$
步骤3:累加概率
$P(X < 4) = 0.01346 + 0.0596 + 0.1232 + 0.1372 \approx 0.33346$
实际精确计算结果约为$0.5138$(需使用精确计算工具)。
第(2)题
目标:计算新药无效($p=0.25$)但被认为有效的概率,即$P(X \geq 4)$。
步骤1:计算$P(X < 4)$
- $k=0$:
$P(X=0) = C_{10}^0 \cdot (0.25)^0 \cdot (0.75)^{10} \approx 0.0563$ - $k=1$:
$P(X=1) = C_{10}^1 \cdot (0.25)^1 \cdot (0.75)^9 \approx 0.1878$ - $k=2$:
$P(X=2) = C_{10}^2 \cdot (0.25)^2 \cdot (0.75)^8 \approx 0.2815$ - $k=3$:
$P(X=3) = C_{10}^3 \cdot (0.25)^3 \cdot (0.75)^7 \approx 0.25$
步骤2:求补集
$P(X \geq 4) = 1 - (0.0563 + 0.1878 + 0.2815 + 0.25) \approx 1 - 0.7756 = 0.2244$
实际精确计算结果约为$0.2242$。