CFA Level I मात्रात्मक विधियाँ और निश्चित आय अभ्यास: क्रैम पैक

सूत्र-पत्रक, हर विषय के मुख्य विधि-चरण और 20 अभ्यास प्रश्न, पूरे हल पीछे दिए गए हैं।

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1सूत्र और विधियाँ

मुद्रा का समय मूल्य

भविष्य मूल्य
FV = PV·(1 + i)n
वर्तमान मूल्य
PV = FV/(1 + i)n
प्रति वर्ष कई अवधियाँ
i = r/m, N = m·n
वार्षिकी, वर्तमान मूल्य
PV = PMT·[1 − (1 + i)−n]/i
वार्षिकी, भविष्य मूल्य
FV = PMT·[(1 + i)n − 1]/i

विधि

  1. हर नकदी प्रवाह और उसके समय के साथ एक समय-रेखा बनाएँ।
  2. दर को अवधि से मिलाएँ: मासिक भुगतानों के लिए मासिक दर।
  3. एकल राशियों के लिए FV = PV·(1 + i)ⁿ और समान भुगतानों के लिए वार्षिकी सूत्रों का उपयोग करें।
  4. उत्तर का चिह्न और परिमाण की कोटि जाँचें।

NPV और IRR

शुद्ध वर्तमान मूल्य
NPV = −C0 + Σ CFt/(1 + r)t
समान नकदी प्रवाह
NPV = −C0 + CF·[1 − (1 + r)−n]/r
आंतरिक प्रतिफल दर
वह r जिस पर NPV = 0
निर्णय
NPV > 0 (या IRR > आवश्यक प्रतिफल) होने पर स्वीकार करें

विधि

  1. सभी नकदी प्रवाहों को उनके वर्ष के साथ सूचीबद्ध करें; वर्ष 0 का निवेश ऋणात्मक है।
  2. हर नकदी प्रवाह को बट्टाकृत करें: CFt/(1 + r)t।
  3. NPV पाने के लिए उन्हें जोड़ें। धनात्मक का अर्थ है कि परियोजना r से अधिक कमाती है।
  4. IRR के लिए वह दर ज्ञात करें जो NPV को शून्य बनाती है, प्रयास या अंतर्वेशन द्वारा।

बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफल

बॉन्ड की कीमत
P = C·(1 − (1 + y)−n)/y + F/(1 + y)n
अर्धवार्षिक
C/2, y/2 और 2n अवधियाँ
चालू प्रतिफल
C/P
कीमत और प्रतिफल
प्रतिफल ऊपर → कीमत नीचे

विधि

  1. प्रति अवधि कूपन और प्रति अवधि प्रतिफल ज्ञात करें।
  2. मूल्य = कूपनों का वर्तमान मूल्य (एक वार्षिकी) + अंकित मूल्य का वर्तमान मूल्य।
  3. अर्धवार्षिक कूपनों के लिए आधा कूपन, आधा प्रतिफल और दोगुनी अवधियाँ लें।
  4. जाँच: यदि प्रतिफल कूपन दर से अधिक है, तो मूल्य अंकित मूल्य से कम होता है।

CAPM और WACC

CAPM
re = rf + β·(rm − rf)
WACC
E/V·re + D/V·rd·(1 − T)
फर्म का मूल्य
V = E + D

वर्णनात्मक सांख्यिकी

माध्य
x̄ = Σx/n
प्रतिदर्श मानक विचलन
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
माध्यिका
क्रमबद्ध आँकड़ों का मध्य मान
z-स्कोर
z = (x − μ)/σ
प्रसामान्य बंटन
±1σ के भीतर 68%, ±2σ के भीतर 95%

प्रायिकता

पूरक
P(not A) = 1 − P(A)
योग नियम
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
स्वतंत्र घटनाएँ
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
सप्रतिबंध प्रायिकता
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
द्विपद
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

प्रसामान्य बंटन

z-स्कोर
z = (x − μ)/σ
x से कम
P(X < x) = Φ(z)
x से अधिक
P(X > x) = 1 − Φ(z)
बीच में
Φ(z2) − Φ(z1)
शततमक
x = μ + z·σ

विधि

  1. मान को z-स्कोर में बदलें: z = (x − μ)/σ।
  2. Φ(z) देखें, जो z के बाईं ओर का क्षेत्रफल है।
  3. दाईं ओर के क्षेत्रफल के लिए 1 − Φ(z) लें; किसी अंतराल के लिए दोनों बाएँ क्षेत्रफल घटाएँ।
  4. शतमक के लिए उलटा चलें: क्षेत्रफल के लिए z ज्ञात करें, फिर x = μ + z·σ।

विश्वास्यता अंतराल

σ ज्ञात
x̄ ± z·σ/√n
σ अज्ञात
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
क्रांतिक z
90%: 1.645, 95%: 1.96, 99%: 2.576
प्रतिदर्श आकार
n = (z·σ/E)², rounded up

विधि

  1. z (समष्टि σ ज्ञात) और t (केवल प्रतिदर्श s, n − 1 स्वातंत्र्य कोटि के साथ) में से चुनें।
  2. विश्वास्यता स्तर के लिए क्रांतिक मान ज्ञात करें।
  3. त्रुटि सीमा: E = क्रांतिक मान × मानक विचलन/√n।
  4. अंतराल: x̄ ± E।

परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतराल

माध्य के लिए z-परीक्षण
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
माध्य के लिए t-परीक्षण
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
5% पर द्वि-पक्षीय
यदि |z| > 1.96 तो H0 अस्वीकार करें
विश्वास्यता अंतराल
x̄ ± z·σ/√n

विधि

  1. H₀ और H₁ बताएँ और तय करें कि परीक्षण एकपक्षीय है या द्विपक्षीय।
  2. परीक्षण प्रतिदर्शज निकालें: (x̄ − μ₀)/(σ/√n), या s और t के साथ।
  3. क्रांतिक मान से तुलना करें, या p-मान ज्ञात करें।
  4. यदि प्रतिदर्शज क्रांतिक मान से आगे है (p, α से कम) तो H₀ अस्वीकार करें, और निष्कर्ष शब्दों में बताएँ।

रैखिक समाश्रयण और सहसंबंध

वर्गों के योग
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
ढाल
b = Sxy/Sxx
अंतःखंड
a = ȳ − b·x̄
सहसंबंध
r = Sxy/√(SxxSyy)
अवशिष्ट
e = y − ŷ

2अभ्यास प्रश्न

1.मुद्रा का समय मूल्यमध्यम
वर्ष01234€2 000FV = ?

आप 5% प्रति वर्ष की नाममात्र दर पर €2 000 निवेश करते हैं, ब्याज मासिक रूप से चक्रवृद्धि होता है। 4 वर्षों बाद निवेश का मूल्य FV ज्ञात करें।

PV = €2 0005% / 12n = 4
FV = €
2.मुद्रा का समय मूल्यकठिन
महीने0123…60€8 000A?AAA

€8 000 का ऋण 5 वर्षों में समान मासिक किस्तों में चुकाया जाता है। ब्याज दर प्रति वर्ष 6% है, मासिक चक्रवृद्धि। मासिक किस्त A ज्ञात करें।

P = €8 0006% / 12N = 60
A = €
3.NPV और IRRमध्यम
वर्ष0123456−60 00018 50018 50018 50018 50018 50018 500

एक परियोजना की लागत आज €60 000 है और यह 6 वर्षों तक हर वर्ष के अंत में €18 500 लौटाती है। पूँजी की लागत 10% है। मान लें कि नकदी प्रवाह हर वर्ष समान रूप से आते हैं। बट्टाकृत पेबैक अवधि DPB वर्षों में ज्ञात कीजिए।

r = 10%CF0 = −60 000CF1 = 18 500CF2 = 18 500CF3 = 18 500CF4 = 18 500CF5 = 18 500CF6 = 18 500
DPB = वर्ष
4.NPV और IRRकठिन
r (%)NPVABr* = ?0

परियोजना A की लागत €10 000 है और यह वर्ष 1 से 3 के अंत में €5 500, €4 000, €2 500 लौटाती है। परियोजना B की लागत €12 000 है और यह €3 500, €5 000, €6 000 लौटाती है। वह क्रॉसओवर दर r* प्रतिशत में ज्ञात कीजिए जिस पर दोनों परियोजनाओं का NPV समान है।

A: −10 000, 5 500, 4 000, 2 500B: −12 000, 3 500, 5 000, 6 000
r* = %
5.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफलमध्यम
वर्ष0123…13P€50€50€50 + €1 000

€1 000 अंकित मूल्य वाला एक बॉन्ड 5% का वार्षिक कूपन देता है और 13 वर्षों में परिपक्व होता है। इसका परिपक्वता तक प्रतिफल 9% से 7.5% हो जाता है। बॉन्ड की कीमत कितनी ΔP बदलती है?

F = €1 000कूपन = 5%n = 13y1 = 9%y2 = 7.5%
ΔP = €
6.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफलकठिन
वर्ष012345P€80€80€80 + €1 000

€1 000 अंकित मूल्य वाला एक बॉन्ड 8% का वार्षिक कूपन देता है और 5 वर्षों में परिपक्व होता है। परिपक्वता तक प्रतिफल 6% है। मैकॉले ड्यूरेशन D वर्षों में ज्ञात कीजिए।

F = €1 000कूपन = 8%n = 5YTM = 6%
D = वर्ष
7.CAPM और WACCमध्यम
WACC = ?इक्विटी€5 000 000re​ = 11%ऋण€5 000 000rd​ = 3%T = 21%

एक कंपनी के पास €5 000 000 मूल्य की इक्विटी और €5 000 000 मूल्य का ऋण है। इसकी इक्विटी की लागत 11%, कर-पूर्व ऋण लागत 3% और कर दर 21% है। WACC ज्ञात कीजिए।

E = €5 000 000D = €5 000 000re = 11%rd = 3%T = 21%
WACC = %
8.CAPM और WACCकठिन
rf​ = 4%, rm​ − rf​ = 4.5%कोई ऋण नहींइक्विटीβU​ = 1.1D/E = 0.5इक्विटीre​ = ?ऋणT = 21%

एक कंपनी के व्यवसाय का अनुत्तोलित (परिसंपत्ति) बीटा 1.1 है। यह 0.5 का ऋण-इक्विटी अनुपात रखने की योजना बनाती है। कर दर 21%, जोखिम-मुक्त दर 4% और बाज़ार जोखिम प्रीमियम 4.5% है। नई पूँजी संरचना पर इक्विटी की लागत re ज्ञात कीजिए।

βU = 1.1D/E = 0.5T = 21%rf = 4%rm − rf = 4.5%
re = %
9.वर्णनात्मक सांख्यिकीमध्यम
1520253035404550

आँकड़ों का प्रतिदर्श मानक विचलन s ज्ञात करें: 11, 45, 23, 23, 50, 50, 27।

n = 7
s =
10.वर्णनात्मक सांख्यिकीकठिन
z −2−1012

एक राशि माध्य 170 और मानक विचलन 5 के साथ प्रसामान्य रूप से वितरित है। मानों का कितना अनुपात P 165 से अधिक है?

μ = 170σ = 5x = 165
P =
11.प्रायिकतामध्यम
लाल: 5नीली: 4

एक थैले में 5 लाल और 4 नीली गेंदें हैं। आप पहली को वापस रखे बिना दो गेंदें निकालते हैं। दोनों के लाल होने की प्रायिकता P क्या है?

5 / 4
P =
12.प्रायिकताकठिन
n = 12, p = 0.25: P(X ≤ 1) = ?k0123456789101112

12 घटकों का परीक्षण होता है, और हर एक स्वतंत्र रूप से 0.25 प्रायिकता से विफल होता है। अधिकतम एक के विफल होने की प्रायिकता P क्या है?

n = 12p = 0.25
P =
13.प्रसामान्य बंटनमध्यम
6275.5P = ?

परीक्षा अंक माध्य 65 अंक और मानक विचलन 10 अंक के साथ प्रसामान्य रूप से वितरित हैं। कितना अनुपात 62 और 75.5 अंक के बीच है? P को दशमलव में दें।

μ = 65σ = 10x1 = 62x2 = 75.5
P =
14.प्रसामान्य बंटनकठिन
μ = 178x = ?25%

वयस्क पुरुषों की ऊँचाई माध्य 178 cm और मानक विचलन 7 cm के साथ प्रसामान्य रूप से वितरित हैं। वह मान x ज्ञात कीजिए जिसके नीचे इनमें से 25% आते हैं (25वाँ शततमक)।

μ = 178σ = 7P = 25%
x = cm
15.विश्वास्यता अंतरालमध्यम
n = 21, s = 2LU = ?x̄ = 77.5E90%

21 वस्तुओं के एक प्रतिदर्श का माध्य 77.5 और मानक विचलन s = 2 है। समष्टि लगभग प्रसामान्य है। माध्य के 90% विश्वास्यता अंतराल की ऊपरी सीमा ज्ञात कीजिए।

n = 21x̄ = 77.5s = 290%t(20) = 1.725
ऊपरी सीमा =
16.विश्वास्यता अंतरालकठिन
n = 10Lσ = ?s = 2.195%

10 मशीनित शाफ़्टों के व्यासों का प्रतिदर्श मानक विचलन 2.1 µm है। व्यासों को प्रसामान्य बंटित मानते हुए समष्टि मानक विचलन के लिए 95% विश्वास्यता अंतराल की ऊपरी सीमा σ ज्ञात कीजिए। df = 9 के साथ χ² बंटन का 2.5% 2.7 से नीचे और 2.5% 19.023 से ऊपर है।

n = 10s = 2.1 µmχ² = 2.7, 19.023
σ = µm
17.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतरालमध्यम
−1.961.96z = ?

दो उत्पादन लाइनें एक ही पुर्ज़ा बनाती हैं। लाइन 1: 30 पुर्ज़ों के प्रतिदर्श की माध्य लंबाई 103.5 mm है, और लाइन का ज्ञात मानक विचलन 4 mm है। लाइन 2: 40 पुर्ज़ों के प्रतिदर्श का माध्य 109.5 mm, ज्ञात मानक विचलन 11 mm है। अंतर को x̄₁ − x̄₂ (लाइन 1 घटा लाइन 2) लेते हुए H₀: μ₁ = μ₂ के लिए परीक्षण प्रतिदर्शज z ज्ञात कीजिए।

n₁ = 30x̄₁ = 103.5 mmσ₁ = 4 mmn₂ = 40x̄₂ = 109.5 mmσ₂ = 11 mm
z =
18.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतरालकठिन
−1.961.96z = ?

एक परीक्षण में उपचार A वाले 100 में से 65 रोगी ठीक होते हैं, और उपचार B वाले 80 में से 40 रोगी। संयुक्त अनुपात का उपयोग करके H₀: p₁ = p₂ के लिए परीक्षण प्रतिदर्शज z ज्ञात कीजिए।

x₁ = 65n₁ = 100x₂ = 40n₂ = 80
z =
19.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंधमध्यम
xy365464571683781xy467080

तालिका x = अध्ययन के घंटे और y = परीक्षा अंक के 5 युग्मित प्रेक्षण देती है। पियर्सन सहसंबंध गुणांक r ज्ञात कीजिए।

n = 5
r =
20.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंधकठिन
xy18902110824113271253014133157xy202530100150x = 28.5

तालिका x = °C में तापमान और y = बिकी आइसक्रीम के 6 युग्मित प्रेक्षण देती है। न्यूनतम-वर्ग रेखा ŷ = a + b·x का उपयोग करें। x = 28.5 के लिए ŷ का पूर्वानुमान लगाइए।

n = 6x = 28.5
ŷ =

3विलयन

1.मुद्रा का समय मूल्य

उत्तर: FV = 2442 €

मुद्रा का समय मूल्य: आज का पैसा बाद की उसी राशि से अधिक मूल्यवान है, क्योंकि वह ब्याज कमा सकता है। प्रति अवधि ब्याज दर i पर राशि FV = PV·(1 + i)n के अनुसार बढ़ती है। समान भुगतानों की शृंखला (वार्षिकी) का मूल्य हर भुगतान जोड़कर निकाला जाता है, जिससे वार्षिकी सूत्र बनते हैं।

दर और अवधियों की संख्या

i = r/m = 0.05/12 = 0.004167
N = m·n = 12·4 = 48

भविष्य मूल्य

FV = 2 000·(1 + 0.004167)48 = 2 000·1.221 = €2 441.79

उत्तर

FV = €2 441.79
2.मुद्रा का समय मूल्य

उत्तर: A = 154.7 €

मुद्रा का समय मूल्य: आज का पैसा बाद की उसी राशि से अधिक मूल्यवान है, क्योंकि वह ब्याज कमा सकता है। प्रति अवधि ब्याज दर i पर राशि FV = PV·(1 + i)n के अनुसार बढ़ती है। समान भुगतानों की शृंखला (वार्षिकी) का मूल्य हर भुगतान जोड़कर निकाला जाता है, जिससे वार्षिकी सूत्र बनते हैं।

मासिक दर और किस्तों की संख्या

i = 0.06/12 = 0.005
N = 12·5 = 60

किस्त

N समान भुगतानों A का वर्तमान मूल्य A·(1 − (1 + i)⁻ᴺ)/i है। इसे ऋण के बराबर रखें और A ज्ञात करें।

(1 + i)−N = 0.7414
A = 8 000·0.005/(1 − 0.7414) = €154.66

उत्तर

A = €154.66
3.NPV और IRR

उत्तर: DPB = 4.118 वर्ष

प्रतिलाभ अवधि (पेबैक): वह समय जब तक संचयी नकदी प्रवाह प्रारंभिक निवेश की भरपाई न कर दें। माना जाता है कि हर वर्ष नकदी समान रूप से आती है, इसलिए अंतिम भाग वर्ष का एक अंश है। साधारण पेबैक मुद्रा के समय मूल्य को नज़रअंदाज़ करता है; बट्टाकृत पेबैक अवधि इसके बजाय बट्टाकृत नकदी प्रवाहों का उपयोग करती है।

बट्टाकृत और संचयी नकदी प्रवाह

वर्ष 1: 18 500/1.1 = 16 818.18 → Σ = 16 818.18
वर्ष 2: 18 500/1.21 = 15 289.26 → Σ = 32 107.44
वर्ष 3: 18 500/1.331 = 13 899.32 → Σ = 46 006.76
वर्ष 4: 18 500/1.464 = 12 635.75 → Σ = 58 642.51
वर्ष 5: 18 500/1.611 = 11 487.04 → Σ = 70 129.56

अंतिम वर्ष का अंश

DPB = 4 + 1 357.49/11 487.04 = 4.118

उत्तर

DPB = 4.118 वर्ष

बट्टाकृत पेबैक हमेशा साधारण पेबैक (3.243 वर्ष) से लंबा होता है।

4.NPV और IRR

उत्तर: r* = 5.302 %

क्रॉसओवर दर: वह बट्टा दर जिस पर दो परियोजनाओं का NPV समान होता है। यह उनके नकदी प्रवाहों के अंतर (B − A) की IRR है। इससे नीचे बाद वाले, बड़े नकदी प्रवाहों वाली परियोजना का NPV अधिक होता है; इससे ऊपर दूसरी परियोजना जीतती है।

नकदी प्रवाहों में अंतर

ΔCF0 = −12 000 − (−10 000) = −2 000
ΔCF1 = 3 500 − 5 500 = −2 000
ΔCF2 = 5 000 − 4 000 = 1 000
ΔCF3 = 6 000 − 2 500 = 3 500

अंतर की IRR

NPVΔ(5%) = 25.70
NPVΔ(6%) = −58.13
r* = 5.302%

उत्तर

r* = 5.302%

जाँच: 5.302% पर दोनों NPV €971.42 हैं।

5.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफल

उत्तर: ΔP = 96.33 €

बॉन्ड मूल्य-निर्धारण: बॉन्ड की कीमत उसके नकदी प्रवाहों का वर्तमान मूल्य है, जिन्हें परिपक्वता तक प्रतिफल (YTM) पर बट्टा किया जाता है: कूपन एक वार्षिकी बनाते हैं और अंकित मूल्य परिपक्वता पर लौटाया जाता है। P = C·(1 − (1 + y)⁻ⁿ)/y + F/(1 + y)ⁿ। जब प्रतिफल कूपन दर से अधिक हो तो बॉन्ड अंकित मूल्य से कम पर बिकता है, और इसका उलटा भी।

पुराने प्रतिफल पर कीमत

C = €50.00, i = 0.09, N = 13
€50.00·(1 − 0.3262)/0.09 + €1 000·0.3262 = €374.35 + €326.18 = €700.52

नए प्रतिफल पर कीमत

C = €50.00, i = 0.075, N = 13
€50.00·(1 − 0.3906)/0.075 + €1 000·0.3906 = €406.29 + €390.56 = €796.85

परिवर्तन

ΔP = 796.85 − 700.52 = €96.33

उत्तर

ΔP = €96.33
6.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफल

उत्तर: D = 4.342 वर्ष

अवधि (ड्यूरेशन): मैकॉले ड्यूरेशन वह भारित औसत समय है जिस पर बॉन्ड अपने नकदी प्रवाह देता है, नकदी प्रवाहों के वर्तमान मूल्यों को भार मानकर: D = Σ t·PVₜ/P। संशोधित ड्यूरेशन D/(1 + y) प्रतिफल में छोटे परिवर्तन के लिए कीमत में प्रतिशत परिवर्तन का अनुमान देती है: %ΔP ≈ −Dmod·Δy।

हर नकदी प्रवाह का वर्तमान मूल्य

t = 1: 80/1.06 = 75.47, t·PV = 75.47
t = 2: 80/1.124 = 71.20, t·PV = 142.40
t = 3: 80/1.191 = 67.17, t·PV = 201.51
t = 4: 80/1.262 = 63.37, t·PV = 253.47
t = 5: 1080/1.338 = 807.04, t·PV = 4 035.19

ड्यूरेशन

P = 1 084.25
D = 4 708.04/1 084.25 = 4.342

उत्तर

D = 4.342 वर्ष
7.CAPM और WACC

उत्तर: WACC = 6.685 %

पूँजी की लागत: CAPM वह प्रतिफल देता है जिसकी शेयरधारक अपेक्षा रखते हैं: re = rf + β·(rm − rf)। पूँजी की भारित औसत लागत इक्विटी और ऋण को उनके बाज़ार मूल्यों के अनुसार मिलाती है: WACC = E/V·re + D/V·rd·(1 − T), जहाँ V = E + D। ब्याज कर-कटौती योग्य है, इसीलिए (1 − T)।

भार

V = €10 000 000, E/V = 0.5, D/V = 0.5

WACC

WACC = 0.5·11% + 0.5·3%·(1 − 0.21) = 6.685%

उत्तर

WACC = 6.685%
8.CAPM और WACC

उत्तर: re = 10.91 %

उत्तोलित बीटा (हमाडा): ऋण इक्विटी को अधिक जोखिमपूर्ण बनाता है। βL = βU·(1 + (1 − T)·D/E), जहाँ βU बिना ऋण वाले व्यवसाय का बीटा है। बीटा को किसी अन्य पूँजी संरचना पर ले जाने के लिए पहले उसे अनुत्तोलित करें और फिर नए D/E पर पुनः उत्तोलित करें।

उत्तोलित बीटा

βL = 1.1·(1 + 0.79·0.5) = 1.535

इक्विटी की लागत (CAPM)

re = 4% + 1.535·4.5% = 10.91%

उत्तर

re = 10.91%
9.वर्णनात्मक सांख्यिकी

उत्तर: s = 15.5

वर्णनात्मक सांख्यिकी: माध्य योग को n से भाग देने पर मिलता है; माध्यिका क्रमबद्ध आँकड़ों का मध्य मान है (n सम हो तो दो मध्य मानों का औसत)। प्रतिदर्श मानक विचलन s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))। z-स्कोर z = (x − μ)/σ बताता है कि कोई मान माध्य से कितने मानक विचलन दूर है।

माध्य

x̄ = 229/7 = 32.71

विचलनों के वर्ग

Σ(x − x̄)² = (−21.71)² + 12.29² + (−9.714)² + (−9.714)² + 17.29² + 17.29² + (−5.714)² = 1441

मानक विचलन

s = √(1441/6) = 15.5

उत्तर

s = 15.5
10.वर्णनात्मक सांख्यिकी

उत्तर: P = 0.8413

वर्णनात्मक सांख्यिकी: माध्य योग को n से भाग देने पर मिलता है; माध्यिका क्रमबद्ध आँकड़ों का मध्य मान है (n सम हो तो दो मध्य मानों का औसत)। प्रतिदर्श मानक विचलन s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))। z-स्कोर z = (x − μ)/σ बताता है कि कोई मान माध्य से कितने मानक विचलन दूर है।

मानकीकृत करें

z = −1

मानक प्रसामान्य सारणी

Φ(−1) = 0.1587
P = 1 − 0.1587 = 0.8413

उत्तर

P = 0.8413
11.प्रायिकता

उत्तर: P = 0.2778

प्रायिकता: समसंभाव्य परिणामों में P(A) = अनुकूल/कुल। स्वतंत्र घटनाओं के लिए गुणा करें: P(A और B) = P(A)·P(B)। पूरक अक्सर मदद करता है: P(कम से कम एक) = 1 − P(कोई नहीं)। द्विपद: सफलता प्रायिकता p वाले n स्वतंत्र प्रयोगों में P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ।

पहली और दूसरी निकासी

P = 5/9 · 4/8 = 20/72 = 0.2778

उत्तर

P = 0.2778
12.प्रायिकता

उत्तर: P = 0.1584

प्रायिकता: समसंभाव्य परिणामों में P(A) = अनुकूल/कुल। स्वतंत्र घटनाओं के लिए गुणा करें: P(A और B) = P(A)·P(B)। पूरक अक्सर मदद करता है: P(कम से कम एक) = 1 − P(कोई नहीं)। द्विपद: सफलता प्रायिकता p वाले n स्वतंत्र प्रयोगों में P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ।

शून्य और एक विफलता

P(X = 0) = 0.7512 = 0.03168
P(X = 1) = 12·0.25·0.7511 = 0.1267

जोड़ें

P = 0.03168 + 0.1267 = 0.1584

उत्तर

P = 0.1584
13.प्रसामान्य बंटन

उत्तर: P = 0.4711

प्रसामान्य बंटन: मान x को z-स्कोर z = (x − μ)/σ में बदलें, जो माध्य से मानक विचलनों की संख्या गिनता है। z-तालिका (या Φ(z)) z के बाईं ओर का क्षेत्रफल देती है, जो P(X < x) है। दाईं ओर का क्षेत्रफल 1 − Φ(z) है, और दो मानों के बीच का क्षेत्रफल उनके दोनों क्षेत्रफलों का अंतर है।

z-स्कोर

z₁ = (62 − 65)/10 = −0.3
z₂ = (75.5 − 65)/10 = 1.05

बीच का क्षेत्रफल

P = Φ(1.05) − Φ(−0.3) = 0.8531 − 0.3821 = 0.4711

उत्तर

P = 0.4711
14.प्रसामान्य बंटन

उत्तर: x = 173.3 cm

प्रसामान्य बंटन: मान x को z-स्कोर z = (x − μ)/σ में बदलें, जो माध्य से मानक विचलनों की संख्या गिनता है। z-तालिका (या Φ(z)) z के बाईं ओर का क्षेत्रफल देती है, जो P(X < x) है। दाईं ओर का क्षेत्रफल 1 − Φ(z) है, और दो मानों के बीच का क्षेत्रफल उनके दोनों क्षेत्रफलों का अंतर है।

शततमक के लिए z

Φ(z) = 0.25 → z = −0.6745

वापस x पर

x = 178 + −0.6745·7 = 173.28 cm

उत्तर

x = 173.28 cm
15.विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: ऊपरी सीमा = 78.25

माध्य के लिए विश्वास्यता अंतराल: x̄ ± त्रुटि सीमा। ज्ञात समष्टि σ के साथ सीमा z·σ/√n है; केवल प्रतिदर्श मानक विचलन s होने पर n − 1 स्वातंत्र्य कोटि वाला t लें: t·s/√n। क्रांतिक मान: z = 1.645 (90%), 1.96 (95%), 2.576 (99%)। E या उससे कम सीमा के लिए n ≥ (z·σ/E)² चाहिए, ऊपर की ओर पूर्णांकित।

क्रांतिक मान

df = n − 1 = 20, t = 1.725

त्रुटि सीमा

E = 1.725·2/√21 = 0.7529

अंतराल

77.5 ± 0.7529 → [76.75, 78.25]

उत्तर

ऊपरी सीमा = 78.25
16.विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: σ = 3.834 µm

प्रसरण के लिए अंतराल: (n − 1)s²/σ² का बंटन n − 1 स्वातंत्र्य कोटि वाला χ² है। σ² के लिए 95% अंतराल (n − 1)s² को ऊपरी χ² मान (जिसके ऊपर 2.5%) से भाग देने से लेकर (n − 1)s² को निचले χ² मान (जिसके नीचे 2.5%) से भाग देने तक जाता है; σ का अंतराल दोनों सीमाओं का वर्गमूल है। यह s के परितः सममित नहीं है।

वर्गों का योग

(n − 1)s² = 9·2.1² = 39.69

σ² की सीमाएँ

39.69/19.023 = 2.086
39.69/2.7 = 14.7

σ की सीमा

σ = √14.7 = 3.834 µm

उत्तर

σ = 3.834 µm

σ के लिए 95% अंतराल: [1.444, 3.834] µm।

17.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: z = −3.181

Hypothesis test: the test statistic = (estimate − value under H₀)/(standard error under H₀). The p-value is the probability, assuming H₀ is true, of a statistic at least as extreme as the one observed: the area in one tail for a one-sided H₁, twice the tail area for a two-sided H₁. Reject H₀ when p ≤ α.

अंतर की मानक त्रुटि

SE = √(4²/30 + 11²/40) = √3.558 = 1.886

परीक्षण सांख्यिकी

z = (103.5 − 109.5)/1.886 = −3.181

उत्तर

z = −3.181

|z| > 1.96, इसलिए H₀ को 5% स्तर पर अस्वीकार किया जाता है (द्विपक्षीय)।

18.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: z = 2.028

Hypothesis test: the test statistic = (estimate − value under H₀)/(standard error under H₀). The p-value is the probability, assuming H₀ is true, of a statistic at least as extreme as the one observed: the area in one tail for a one-sided H₁, twice the tail area for a two-sided H₁. Reject H₀ when p ≤ α.

प्रतिदर्श अनुपात

p̂₁ = 65/100 = 0.65
p̂₂ = 40/80 = 0.5
p̂ = 105/180 = 0.5833

H₀ के अंतर्गत मानक त्रुटि

SE = √(0.5833·0.4167·(1/100 + 1/80)) = 0.07395

परीक्षण सांख्यिकी

z = (0.65 − 0.5)/0.07395 = 2.028

उत्तर

z = 2.028

|z| > 1.96, इसलिए H₀ को 5% स्तर पर अस्वीकार किया जाता है (द्विपक्षीय)।

19.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंध

उत्तर: r = 0.9119

न्यूनतम-वर्ग समाश्रयण: माध्य x̄ और ȳ के साथ Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² और Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) लेने पर रेखा ŷ = a + b·x की ढाल b = Sxy/Sxx और अंतःखंड a = ȳ − b·x̄ है, इसलिए यह हमेशा (x̄, ȳ) से होकर जाती है। पियर्सन सहसंबंध गुणांक r = Sxy/√(Sxx·Syy), −1 और 1 के बीच होता है; r², y के विचरण का वह अंश है जिसे रेखा स्पष्ट करती है।

माध्य

x̄ = 25/5 = 5
ȳ = 364/5 = 72.8

वर्गों और गुणनफलों के योग

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 51
Syy = Σ(y − ȳ)² = 312.8

सहसंबंध गुणांक

r = 51/√(10·312.8) = 0.9119

उत्तर

r = 0.9119
20.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंध

उत्तर: ŷ = 135.1

न्यूनतम-वर्ग समाश्रयण: माध्य x̄ और ȳ के साथ Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² और Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) लेने पर रेखा ŷ = a + b·x की ढाल b = Sxy/Sxx और अंतःखंड a = ȳ − b·x̄ है, इसलिए यह हमेशा (x̄, ȳ) से होकर जाती है। पियर्सन सहसंबंध गुणांक r = Sxy/√(Sxx·Syy), −1 और 1 के बीच होता है; r², y के विचरण का वह अंश है जिसे रेखा स्पष्ट करती है।

माध्य

x̄ = 153/6 = 25.5
ȳ = 734/6 = 122.3

वर्गों और गुणनफलों के योग

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 669

समाश्रयण रेखा

b = 669/157.5 = 4.248
a = 122.3 − 4.248·25.5 = 14.02
ŷ = 14.02 + 4.248·x

पूर्वानुमान

ŷ = 14.02 + 4.248·28.5 = 135.1

उत्तर

ŷ = 135.1

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