为探究某药物对小鼠的生长抑制作用,将 40 只小鼠均分为两…——2023 高考数学第 19 题答案解析

2023_全国甲卷 (2023·理)

2023 全国 第 19 题 解答题 区分题
2023_全国甲卷 (2023·理)

19.为探究某药物对小鼠的生长抑制作用,将 40 只小鼠均分为两组,分别为对照组(不加药物)和实验组 (加药物).
(1)设其中两只小鼠中对照组小鼠数目为 $X$ ,求 $X$ 的分布列和数学期望;
(2)测得 40 只小鼠体重如下(单位: g ):(已按从小到大排好)
对照组: $17.3 \quad 18.4 \quad 20.1 \quad 20.4 \quad 21.5 \quad 23.2 \quad 24.6 \quad 24.8 \quad 25.0 \quad 25.4$
$\begin{array}{llllllllll}26.1 & 26.3 & 26.4 & 26.5 & 26.8 & 27.0 & 27.4 & 27.5 & 27.6 & 28.3\end{array}$

(i)求 40 只小鼠体重的中位数 $m$ ,并完成下面 $2 \times 2$ 列联表:

$$\geq m$
对照组
实验组

(ii)根据 $2 \times 2$ 列联表,能否有 $95 \%$ 的把握认为药物对小鼠生长有抑制作用。
参考数据:

$k_{0}$0.100.050.010
$P\left(k^{2} \geq k_{0}\right)$2.7063.8416.635
参考答案(1) 分布列见解析,$E(X)=1$; (2) (i)$m=23.4$ ;列联表见解析,(ii)能

完整解析 · 逐步详解

【答案】①分布列见解析,$E(X)=1$
②(i)$m=23.4$ ;列联表见解析,(ii)能

## 【解析】

【分析】①利用超几何分布的知识即可求得分布列及数学期望;
②(i)根据中位数的定义即可求得 $m=23.4$ ,从而求得列联表;
(ii)利用独立性检验的卡方计算进行检验,即可得解.

## 【小问 1 详解】

依题意,$X$ 的可能取值为 $0,1,2$ ,

则 $P(X=0)=\frac{\mathrm{C}_{20}^{0} \mathrm{C}_{20}^{2}}{\mathrm{C}_{40}^{2}}=\frac{19}{78}, P(X=1)=\frac{\mathrm{C}_{20}^{1} \mathrm{C}_{20}^{1}}{\mathrm{C}_{40}^{2}}=\frac{20}{39}, P(X=2)=\frac{\mathrm{C}_{20}^{2} \mathrm{C}_{20}^{0}}{\mathrm{C}_{40}^{2}}=\frac{19}{78}$ ,
所以 $X$ 的分布列为:

X012
P$\frac{19}{78}$$\frac{20}{39}$$\frac{19}{78}$

故 $E(X)=0 \times \frac{19}{78}+1 \times \frac{20}{39}+2 \times \frac{19}{78}=1$ .

## 【小问 2 详解】

(i)依题意,可知这 40 只小鼠体重的中位数是将两组数据合在一起,从小到大排后第 20 位与第 21 位数据的平均数,

由于原数据已经排好,所以我们只需要观察对照组第一排数据与实验组第二排数据即可,
可得第 11 位数据为 14.4 ,后续依次为 $17.3,17.3,18.4,19.2,20.1,20.2,20.4,21.5,23.2,23.6, \cdots$ ,
故第 20 位为 23.2 ,第 21 位数据为 23.6 ,
所以 $m=\frac{23.2+23.6}{2}=23.4$ ,
故列联表为:

<m$\geq m$合计
对照组61420
实验组14620
合计202040

(ii)由(i)可得,$K=\frac{40 \times(6 \times 6-14 \times 14)^{2}}{20 \times 20 \times 20 \times 20}=6.400>3.841$ ,
所以能有 $95 \%$ 的把握认为药物对小鼠生长有抑制作用.

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