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
वर्ष012PV = ?€20 000

आपको 2 वर्षों में €20 000 चाहिए। एक खाता प्रति वर्ष 5% देता है, ब्याज त्रैमासिक रूप से चक्रवृद्धि होता है। आज आपको कितना जमा करना होगा? वर्तमान मूल्य PV ज्ञात करें।

FV = €20 0005% / 4n = 2
PV = €
2.मुद्रा का समय मूल्यकठिन
वर्ष0123…28€1 000€1 000€1 000FV = ?

आप 28 वर्षों तक हर वर्ष की शुरुआत में €1 000 जमा करते हैं, पहली जमा आज। खाता 8% प्रति वर्ष देता है। वर्ष 28 के अंत में खाते में कितना है? FV ज्ञात कीजिए।

A = €1 000i = 8%n = 28
FV = €
3.NPV और IRRमध्यम
वर्ष01234−75 00023 00018 00018 00028 000

€75 000 का निवेश वर्ष 1 से 4 के अंत में ये नकदी प्रवाह देता है: €23 000, €18 000, €18 000, €28 000। पूँजी की लागत 9% है। शुद्ध वर्तमान मूल्य NPV ज्ञात करें।

r = 9%CF0 = −75 000CF1 = 23 000CF2 = 18 000CF3 = 18 000CF4 = 28 000
NPV = €
4.NPV और IRRकठिन
वर्ष012−40 00024 50019 500

एक परियोजना की लागत €40 000 है और यह वर्ष 1 से 2 के अंत में €24 500, €19 500 लौटाती है। इसकी आंतरिक प्रतिफल दर IRR प्रतिशत में ज्ञात करें।

CF0 = −40 000CF1 = 24 500CF2 = 19 500
IRR = %
5.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफलमध्यम
छमाहियाँ0123456€20€20€20 + €1 000P = ?

€1 000 अंकित मूल्य वाला एक बॉन्ड 4% का वार्षिक कूपन दो छमाही किस्तों में देता है और 3 वर्ष में परिपक्व होता है। परिपक्वता तक प्रतिफल प्रति वर्ष 9% है। बॉन्ड की कीमत P ज्ञात कीजिए।

F = €1 000कूपन = 4%YTM = 9%n = 3
P = €
6.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफलकठिन
वर्ष01234567€895€60€60 + €1 000

€1 000 अंकित मूल्य और 6% वार्षिक कूपन वाला एक बॉन्ड 7 वर्ष में परिपक्व होता है और €895 में बिकता है। इसका परिपक्वता तक प्रतिफल YTM प्रतिशत में ज्ञात कीजिए।

F = €1 000कूपन = 6%n = 7P = €895
YTM = %
7.CAPM और WACCमध्यम
WACC = ?इक्विटी€8 000 000re​ = 9%ऋण€1 000 000rd​ = 6%T = 25.8%

एक कंपनी के पास €8 000 000 मूल्य की इक्विटी और €1 000 000 मूल्य का ऋण है। इसकी इक्विटी की लागत 9%, कर-पूर्व ऋण लागत 6% और कर दर 25.8% है। WACC ज्ञात कीजिए।

E = €8 000 000D = €1 000 000re = 9%rd = 6%T = 25.8%
WACC = %
8.CAPM और WACCकठिन
WACC = ?इक्विटी2 000 000 × €44.50D0​ = €2.70g = 5%ऋण€26 700 000rd​ = 5%T = 21%

एक कंपनी के 2 000 000 शेयर €44.50 पर कारोबार करते हैं; इसकी इक्विटी का बही मूल्य €26 700 000 है। इसने अभी प्रति शेयर €2.70 का लाभांश दिया है, और लाभांश प्रति वर्ष 5% बढ़ते हैं। इसके ऋण का बाज़ार मूल्य €26 700 000 और कर-पूर्व लागत 5% है। कर दर 21% है। इक्विटी की लागत के लिए लाभांश वृद्धि मॉडल का उपयोग करते हुए WACC ज्ञात कीजिए।

N = 2 000 000P0 = €44.50बही इक्विटी = €26 700 000D0 = €2.70g = 5%D = €26 700 000rd = 5%T = 21%
WACC = %
9.वर्णनात्मक सांख्यिकीमध्यम
101520253035404550

आँकड़ों का प्रतिदर्श मानक विचलन s ज्ञात करें: 33, 51, 10, 25, 10।

n = 5
s =
10.वर्णनात्मक सांख्यिकीकठिन
z −2−1012

एक राशि माध्य 500 और मानक विचलन 75 के साथ प्रसामान्य रूप से वितरित है। मानों का कितना अनुपात P 350 से कम है?

μ = 500σ = 75x = 350
P =
11.प्रायिकतामध्यम
xp(x)00.210.2520.230.35μ = 1.7

दिखाए गए बंटन के लिए X का मानक विचलन σ ज्ञात कीजिए।

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0.2, 0.25, 0.2, 0.35
σ =
12.प्रायिकताकठिन
n = 9, p = 0.25: P(X ≤ 1) = ?k0123456789

9 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 = 9p = 0.25
P =
13.प्रसामान्य बंटनमध्यम
−3−2−10123z−z और z के बीच छायांकित क्षेत्रफल = 0.9780

z को इस तरह खींचें कि मानक प्रसामान्य वक्र के नीचे −z और z के बीच का छायांकित क्षेत्रफल 0.9780 हो। z को दो दशमलव स्थानों तक ज्ञात करें।

A = 0.9780
z =
14.प्रसामान्य बंटनकठिन
μ = 32x = ?75%

डिलीवरी समय माध्य 32 min और मानक विचलन 6 min के साथ प्रसामान्य रूप से वितरित हैं। वह मान x ज्ञात कीजिए जिसके नीचे इनमें से 75% आते हैं (75वाँ शततमक)।

μ = 32σ = 6P = 75%
x = min
15.विश्वास्यता अंतरालमध्यम
n = 15, sd​ = 5.10L = ?Ud̄ = 6.3E95%

15 रोगियों का रक्तचाप एक उपचार से पहले और बाद में मापा जाता है। अंतरों d = पहले − बाद (mmHg) का माध्य 6.3 और मानक विचलन 5.1 है। माध्य अंतर के लिए 95% विश्वास्यता अंतराल की निचली सीमा ज्ञात कीजिए।

n = 15d̄ = 6.3sd = 5.195%t(14) = 2.145
निचली सीमा = mmHg
16.विश्वास्यता अंतरालकठिन
σ = 23, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 390%

समष्टि मानक विचलन 23 है। कितने बड़े प्रतिदर्श n की आवश्यकता है ताकि माध्य के 90% विश्वास्यता अंतराल की त्रुटि सीमा अधिकतम 3 हो?

σ = 23E = 390%
n =
17.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतरालमध्यम
−1.961.96z = ?

दो उत्पादन लाइनें एक ही पुर्ज़ा बनाती हैं। लाइन 1: 40 पुर्ज़ों के प्रतिदर्श की माध्य लंबाई 58 mm है, और लाइन का ज्ञात मानक विचलन 12 mm है। लाइन 2: 100 पुर्ज़ों के प्रतिदर्श का माध्य 56.7 mm, ज्ञात मानक विचलन 10 mm है। अंतर को x̄₁ − x̄₂ (लाइन 1 घटा लाइन 2) लेते हुए H₀: μ₁ = μ₂ के लिए परीक्षण प्रतिदर्शज z ज्ञात कीजिए।

n₁ = 40x̄₁ = 58 mmσ₁ = 12 mmn₂ = 100x̄₂ = 56.7 mmσ₂ = 10 mm
z =
18.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतरालकठिन
μ₀x̄c

H₀: μ = 500 बनाम H₁: μ < 500 का एकपक्षीय z परीक्षण α = 0.05 पर 64 के प्रतिदर्श के साथ किया जाता है; मानक विचलन 20 ज्ञात है। वास्तव में माध्य 492 है। परीक्षण की शक्ति 1 − β प्रतिशत में ज्ञात कीजिए।

μ₀ = 500μ = 492σ = 20n = 64α = 0.05
1 − β = %
19.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंधमध्यम
xy122220315413513xy241520

तालिका x = वर्षों में कार की आयु और y = k€ में मूल्य के 5 युग्मित प्रेक्षण देती है। न्यूनतम-वर्ग रेखा का निर्धारण गुणांक r² ज्ञात कीजिए।

n = 5
r² =
20.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंधकठिन
xy354451557664769867xy468506070x = 6.5

तालिका x = अध्ययन के घंटे और y = परीक्षा अंक के 6 युग्मित प्रेक्षण देती है। न्यूनतम-वर्ग रेखा ŷ = a + b·x का उपयोग करें। x = 6.5 के लिए ŷ का पूर्वानुमान लगाइए।

n = 6x = 6.5
ŷ =

3विलयन

1.मुद्रा का समय मूल्य

उत्तर: PV = 18108 €

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 = 0.05/4 = 0.0125
N = 4·2 = 8

वर्तमान मूल्य

PV = FV/(1 + i)N = 20 000/1.104 = €18 107.97

उत्तर

PV = €18 107.97
2.मुद्रा का समय मूल्य

उत्तर: FV = 102966 €

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।

साधारण वार्षिकी गुणक

((1 + 0.08)28 − 1)/0.08 = 95.34

देय वार्षिकी

हर जमा एक वर्ष अधिक निवेशित रहती है।

FV = 1 000·95.34·1.08 = €102 965.94

उत्तर

FV = €102 965.94
3.NPV और IRR

उत्तर: NPV = −5014 €

शुद्ध वर्तमान मूल्य: हर नकदी प्रवाह को आवश्यक प्रतिफल दर r से आज तक बट्टा करें, फिर जोड़ें: NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ। NPV > 0 वाली परियोजना r से अधिक कमाती है और मूल्य जोड़ती है। आंतरिक प्रतिफल दर (IRR) वह दर है जिस पर NPV = 0।

हर नकदी प्रवाह का वर्तमान मूल्य

CF0 = −75 000
CF1/(1 + 0.09)1 = 23 000/1.09 = 21 100.92
CF2/(1 + 0.09)2 = 18 000/1.188 = 15 150.24
CF3/(1 + 0.09)3 = 18 000/1.295 = 13 899.30
CF4/(1 + 0.09)4 = 28 000/1.412 = 19 835.91

जोड़ें

NPV = €−5 013.63

उत्तर

NPV = €−5 013.63

NPV ऋणात्मक है, इसलिए परियोजना आवश्यक प्रतिफल से कम कमाती है।

4.NPV और IRR

उत्तर: IRR = 6.867 %

शुद्ध वर्तमान मूल्य: हर नकदी प्रवाह को आवश्यक प्रतिफल दर r से आज तक बट्टा करें, फिर जोड़ें: NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ। NPV > 0 वाली परियोजना r से अधिक कमाती है और मूल्य जोड़ती है। आंतरिक प्रतिफल दर (IRR) वह दर है जिस पर NPV = 0।

IRR को दोनों ओर से घेरें

दर बढ़ने पर NPV घटता है, इसलिए IRR धनात्मक NPV वाली दर और ऋणात्मक NPV वाली दर के बीच होती है।

NPV(5%) = 1 020.41
NPV(10%) = −1 611.57

सँकरा करें

रैखिक अंतर्वेशन पहला अनुमान देता है; इसे दोहराने (या कैलकुलेटर के IRR फ़ंक्शन) से सटीक दर मिलती है।

IRR ≈ 5 + 5·1 020.41/(1 020.41 − (−1 611.57)) = 6.938%
सटीक: NPV(6.867%) = 0 → IRR = 6.867%

उत्तर

IRR = 6.867%
5.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफल

उत्तर: P = 871.1 €

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।

प्रति अवधि

C = €20.00, i = 0.045, N = 6

कूपनों का वर्तमान मूल्य

€20.00·(1 − 0.7679)/0.045 = €103.16

अंकित मूल्य का वर्तमान मूल्य

€1 000·0.7679 = €767.90

कीमत

P = €871.05

उत्तर

P = €871.05

प्रतिफल कूपन दर से अधिक है, इसलिए बॉन्ड बट्टे पर बिकता है।

6.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफल

उत्तर: YTM = 8.018 %

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।

प्रतिफल का समीकरण

€895 = €60·(1 − (1 + y)⁻⁷)/y + €1 000/(1 + y)⁷

संख्यात्मक रूप से हल करें

P(8%) = €895.87, P(9%) = €849.01
YTM = 8.018%

उत्तर

YTM = 8.018%
7.CAPM और WACC

उत्तर: WACC = 8.495 %

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 = €9 000 000, E/V = 0.8889, D/V = 0.1111

WACC

WACC = 0.8889·9% + 0.1111·6%·(1 − 0.258) = 8.495%

उत्तर

WACC = 8.495%
8.CAPM और WACC

उत्तर: WACC = 9.658 %

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)।

इक्विटी की लागत

D1 = 2.7·1.05 = €2.84
re = 2.835/44.5 + 0.05 = 11.37%

बाज़ार मूल्य

E = 2 000 000·€44.50 = €89 000 000
V = €115 700 000, E/V = 0.7692, D/V = 0.2308

WACC

WACC = 0.7692·11.37% + 0.2308·5%·(1 − 0.21) = 9.658%

उत्तर

WACC = 9.658%
9.वर्णनात्मक सांख्यिकी

उत्तर: s = 17.22

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 = 129/5 = 25.8

विचलनों के वर्ग

Σ(x − x̄)² = 7.2² + 25.2² + (−15.8)² + (−0.8)² + (−15.8)² = 1187

मानक विचलन

s = √(1187/4) = 17.22

उत्तर

s = 17.22
10.वर्णनात्मक सांख्यिकी

उत्तर: P = 0.02275

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 = −2

मानक प्रसामान्य सारणी

Φ(−2) = 0.02275
P = 0.02275

उत्तर

P = 0.02275
11.प्रायिकता

उत्तर: σ = 1.145

असतत यादृच्छिक चर: प्रायिकता बंटन चर के हर संभव मान x को उसकी प्रायिकता p(x) के साथ सूचीबद्ध करता है; प्रायिकताएँ 0 और 1 के बीच होती हैं और उनका योग 1 होता है। प्रत्याशित मान (माध्य) E(X) = Σx·p(x) है, दीर्घकालिक औसत। प्रसरण Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ² है, और मानक विचलन σ = √Var(X)। रैखिक परिवर्तन Y = aX + b के लिए: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) और σY = |a|·σX; अचर जोड़ने से फैलाव नहीं बदलता।

माध्य

μ = 0·0.2 + 1·0.25 + 2·0.2 + 3·0.35 = 1.7

वर्गों का माध्य

E(X²) = 0·0.2 + 1·0.25 + 4·0.2 + 9·0.35 = 4.2

प्रसरण

Var(X) = 4.2 − 1.7² = 1.31
σ = √1.31 = 1.145

उत्तर

σ = 1.145
12.प्रायिकता

उत्तर: P = 0.3003

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) = 0.759 = 0.07508
P(X = 1) = 9·0.25·0.758 = 0.2253

जोड़ें

P = 0.07508 + 0.2253 = 0.3003

उत्तर

P = 0.3003
13.प्रसामान्य बंटन

उत्तर: z = 2.29

क्षेत्रफल से वापस z तक: Φ(z), z के बाईं ओर का क्षेत्रफल है। बाईं पूँछ के क्षेत्रफल A के लिए सारणी में Φ(z) = A वाला z ढूँढें। दाईं पूँछ के क्षेत्रफल A का अर्थ Φ(z) = 1 − A है। −z और z के बीच का केंद्रीय क्षेत्रफल A हर पूँछ में (1 − A)/2 छोड़ता है, इसलिए Φ(z) = (1 + A)/2। मान x के लिए x = μ + zσ का उपयोग करें।

z के बाईं ओर का क्षेत्रफल

Φ(z) = (1 + 0.9780)/2 = 0.9890

z-सारणी को उलटा पढ़ें

सारणी के भीतर 0.9890 खोजें और z पढ़ें।

z = 2.29

उत्तर

z = 2.29
14.प्रसामान्य बंटन

उत्तर: x = 36.05 min

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) = 0.75 → z = 0.6745

वापस x पर

x = 32 + 0.6745·6 = 36.05 min

उत्तर

x = 36.05 min
15.विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: निचली सीमा = 3.475 mmHg

Interval for a difference: estimate ± critical value × standard error. For two independent means with known σ: SE = √(σ₁²/n₁ + σ₂²/n₂) and z. With equal unknown variances: pooled s_p and t with n₁ + n₂ − 2 degrees of freedom. For paired data, work with the differences: d̄ ± t·s_d/√n.

क्रांतिक मान

df = 14, t = 2.145

त्रुटि सीमा

E = 2.145·5.1/√15 = 2.825

अंतराल

6.3 ± 2.825 → [3.475, 9.125]

उत्तर

निचली सीमा = 3.475 mmHg
16.विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: n = 160

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।

n ज्ञात करें

n = (1.645·23/3)² = 159.1

ऊपर पूर्णांकित करें

प्रतिदर्श आकार एक पूर्ण संख्या है, और नीचे की ओर पूर्णांकन से सीमा बहुत बड़ी हो जाएगी।

n = 160

उत्तर

n = 160
17.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: z = 0.6061

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 = √(12²/40 + 10²/100) = √4.6 = 2.145

परीक्षण सांख्यिकी

z = (58 − 56.7)/2.145 = 0.6061

उत्तर

z = 0.6061

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

18.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: 1 − β = 94 %

परीक्षण की शक्ति: शक्ति = 1 − β, H₀ के असत्य होने पर उसे अस्वीकार करने की प्रायिकता है। μ₀ और z_α से सीमा x̄c ज्ञात करें, फिर वास्तविक माध्य से x̄c से आगे आने की प्रायिकता निकालें: z = (x̄c − μ)/(σ/√n)।

क्रांतिक प्रतिदर्श माध्य

SE = 20/√64 = 2.5
x̄c = 500 − 1.645·2.5 = 495.9

वास्तविक माध्य के अंतर्गत z

z = (495.9 − 492)/2.5 = 1.555

शक्ति

शक्ति = P(Z < 1.555) = 94%
1 − β = 94%

उत्तर

1 − β = 94%
19.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंध

उत्तर: r² = 0.9032

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 = 15/5 = 3
ȳ = 83/5 = 16.6

वर्गों और गुणनफलों के योग

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −25
Syy = Σ(y − ȳ)² = 69.2

निर्धारण गुणांक

r² = −25²/(10·69.2) = 0.9032

उत्तर

r² = 0.9032

y के विचरण का लगभग 90.32% रेखा द्वारा स्पष्ट होता है।

20.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंध

उत्तर: ŷ = 63.93

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 = 33/6 = 5.5
ȳ = 362/6 = 60.33

वर्गों और गुणनफलों के योग

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 63

समाश्रयण रेखा

b = 63/17.5 = 3.6
a = 60.33 − 3.6·5.5 = 40.53
ŷ = 40.53 + 3.6·x

पूर्वानुमान

ŷ = 40.53 + 3.6·6.5 = 63.93

उत्तर

ŷ = 63.93

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