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
वर्ष0123…16€5 000FV = ?

आप सतत चक्रवृद्धि के साथ 3% प्रति वर्ष पर €5 000 निवेश करते हैं। 16 वर्षों बाद मूल्य FV ज्ञात कीजिए।

PV = €5 000r = 3%t = 16
FV = €
2.मुद्रा का समय मूल्यकठिन
महीने0123…N = ?€20 000€625€625€625€6255.4% / 12

आप 5.4% प्रति वर्ष, मासिक चक्रवृद्धि पर €20 000 उधार लेते हैं, और हर महीने के अंत में €625 चुकाते हैं। ऋण चुकने तक कितने महीने लगते हैं (अंतिम किस्त छोटी हो सकती है)? किस्तों की संख्या N बताइए।

P = €20 000A = €6255.4% / 12
N = किस्तें
3.NPV और IRRमध्यम
वर्ष0123456€60 000€5 000€5 000€5 000€5 000€5 000€5 000r = 12%, EAC = ?

एक मशीन की लागत आज €60 000 है, यह 6 वर्ष चलती है और इसे चलाने में प्रति वर्ष €5 000 लगते हैं (हर वर्ष के अंत में भुगतान)। पूँजी की लागत 12% है। इसकी तुल्य वार्षिक लागत EAC ज्ञात कीजिए।

C0 = €60 000M = €5 000n = 6r = 12%
EAC = €
4.NPV और IRRकठिन
वर्ष0123−10 0007 0007 5004 000

एक परियोजना की लागत €10 000 है और यह वर्ष 1 से 3 के अंत में €7 000, €7 500, €4 000 लौटाती है। इसकी आंतरिक प्रतिफल दर IRR प्रतिशत में ज्ञात करें।

CF0 = −10 000CF1 = 7 000CF2 = 7 500CF3 = 4 000
IRR = %
5.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफलमध्यम

आप 8 वर्ष की शेष परिपक्वता वाला एक बॉन्ड (अंकित मूल्य €1 000, वार्षिक कूपन 4.5%) तब खरीदते हैं जब उसका परिपक्वता तक प्रतिफल 4% है। एक वर्ष बाद, पहला कूपन मिलने के ठीक बाद, आप उसे तब बेचते हैं जब परिपक्वता तक प्रतिफल 5.5% है। अपनी धारण अवधि प्रतिफल HPR प्रतिशत में ज्ञात कीजिए।

F = €1 000कूपन = 4.5%n = 8y0 = 4%y1 = 5.5%
HPR = %
6.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफलकठिन
वर्ष0123…8€1 140€50€50 + €1 000

€1 000 अंकित मूल्य और 5% वार्षिक कूपन वाला एक बॉन्ड 8 वर्ष में परिपक्व होता है और €1 140 में बिकता है। इसका परिपक्वता तक प्रतिफल YTM प्रतिशत में ज्ञात कीजिए।

F = €1 000कूपन = 5%n = 8P = €1 140
YTM = %
7.CAPM और WACCमध्यम
WACC = ?इक्विटी€6 000 000re​ = 8%ऋण€1 000 000rd​ = 6%T = 21%

एक कंपनी के पास €6 000 000 मूल्य की इक्विटी और €1 000 000 मूल्य का ऋण है। इसकी इक्विटी की लागत 8%, कर-पूर्व ऋण लागत 6% और कर दर 21% है। WACC ज्ञात कीजिए।

E = €6 000 000D = €1 000 000re = 8%rd = 6%T = 21%
WACC = %
8.CAPM और WACCकठिन
WACC = ?इक्विटी2 500 000 × €19.50β = 0.8rf​ = 3%, rm​ = 10%ऋण5 000 × €960rd​ = 4%T = 28%

एक कंपनी के पास €19.50 प्रति शेयर की दर से 2 500 000 शेयर और €960 प्रति बॉन्ड पर कारोबार कर रहे 5 000 बॉन्ड है। कर-पूर्व ऋण लागत 4% और कर दर 28% है। शेयर का बीटा 0.8, जोखिम-मुक्त दर 3% और बाज़ार प्रतिफल 10% है। WACC ज्ञात कीजिए।

β = 0.8rf = 3%rm = 10%rd = 4%T = 28%
WACC = %
9.वर्णनात्मक सांख्यिकीमध्यम
38404244464850525456

आँकड़ों का प्रतिदर्श मानक विचलन s ज्ञात करें: 49, 57, 56, 37, 44, 45, 54।

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

परीक्षा अंक माध्य 50 और मानक विचलन 12 के साथ प्रसामान्य रूप से वितरित हैं। 65 अंक का z-स्कोर z ज्ञात करें।

μ = 50σ = 12x = 65
z =
11.प्रायिकतामध्यम
xp(x)00.3510.1520.130.140.3μ = 1.85

दिखाए गए बंटन के लिए X का प्रसरण Var(X) ज्ञात कीजिए।

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0.35, 0.15, 0.1, 0.1, 0.3
Var(X) =
12.प्रायिकताकठिन
xp(x)100.3200.3300.15400.25μ

X का बंटन दिखाया गया है, और Y = 0.5X + 20। Y का मानक विचलन σY ज्ञात कीजिए।

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0.3, 0.3, 0.15, 0.25Y = 0.5X + 20
σY =
13.प्रसामान्य बंटनमध्यम
−3−2−10123zz के दाईं ओर छायांकित क्षेत्रफल = 0.8212

z को इस तरह खींचें कि मानक प्रसामान्य वक्र के नीचे z के दाईं ओर का छायांकित क्षेत्रफल 0.8212 हो। z को दो दशमलव स्थानों तक ज्ञात करें।

A = 0.8212
z =
14.प्रसामान्य बंटनकठिन
10 cm0X − Y?

किसी समूह में पुरुषों की ऊँचाई X और महिलाओं की ऊँचाई Y स्वतंत्र और प्रसामान्य हैं: X का माध्य 180 cm और मानक विचलन 10 cm है, Y का माध्य 170 cm और मानक विचलन 12 cm है। प्रायिकता P ज्ञात कीजिए कि X, Y से बड़ा है। z को दो दशमलव तक पूर्णांकित करें।

μX = 180 cm, σX = 10 cmμY = 170 cm, σY = 12 cm
P =
15.विश्वास्यता अंतरालमध्यम
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E90%

दो फ़ोन मॉडलों की बैटरी अवधि की तुलना की जाती है। मॉडल 1: 100 फ़ोन, माध्य 62.5 h, ज्ञात मानक विचलन 6 h। मॉडल 2: 60 फ़ोन, माध्य 73 h, ज्ञात मानक विचलन 6 h। μ₁ − μ₂ के लिए 90% विश्वास्यता अंतराल की निचली सीमा ज्ञात कीजिए।

n₁ = 100x̄₁ = 62.5 hσ₁ = 6 hn₂ = 60x̄₂ = 73 hσ₂ = 6 h90%
निचली सीमा = h
16.विश्वास्यता अंतरालकठिन
σ = 32, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0.590%

समष्टि मानक विचलन 32 है। कितने बड़े प्रतिदर्श n की आवश्यकता है ताकि माध्य के 90% विश्वास्यता अंतराल की त्रुटि सीमा अधिकतम 0.5 हो?

σ = 32E = 0.590%
n =
17.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतरालमध्यम
−2.0862.086t = ?df = 20

दो शिक्षण विधियों की तुलना की जाती है। समूह 1: 15 छात्र, माध्य अंक 105, मानक विचलन 6.5। समूह 2: 7 छात्र, माध्य अंक 94.4, मानक विचलन 7.5। समान समष्टि प्रसरण मानें और संयुक्त द्वि-प्रतिदर्श t परीक्षण का उपयोग करें। अंतर को x̄₁ − x̄₂ (समूह 1 घटा समूह 2) लेते हुए H₀: μ₁ = μ₂ के लिए परीक्षण प्रतिदर्शज t ज्ञात कीजिए।

n₁ = 15x̄₁ = 105s₁ = 6.5n₂ = 7x̄₂ = 94.4s₂ = 7.5
t =
18.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतरालकठिन
μ₀x̄c

H₀: μ = 100 बनाम H₁: μ > 100 का एकपक्षीय z परीक्षण α = 0.10 पर 100 के प्रतिदर्श के साथ किया जाता है; मानक विचलन 10 ज्ञात है। वास्तव में माध्य 101 है। परीक्षण की शक्ति 1 − β प्रतिशत में ज्ञात कीजिए।

μ₀ = 100μ = 101σ = 10n = 100α = 0.10
1 − β = %
19.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंधमध्यम
xy14571670188720892211024116xy1520256080100120

तालिका x = °C में तापमान और y = बिकी आइसक्रीम के 6 युग्मित प्रेक्षण देती है। उनके योग दिए गए हैं। इन योगों से पियर्सन सहसंबंध गुणांक r ज्ञात कीजिए।

n = 6Σx = 114Σy = 529Σx² = 2236Σy² = 49195Σxy = 10468
r =
20.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंधकठिन
xy127224325421519619xy2462025x = 5.5

तालिका x = वर्षों में कार की आयु और y = k€ में मूल्य के 6 युग्मित प्रेक्षण देती है। न्यूनतम-वर्ग रेखा ŷ = a + b·x का उपयोग करें। एक नया प्रेक्षण (5.5, 17) लिया गया है। इसका अवशिष्ट e = y − ŷ ज्ञात कीजिए।

n = 6(5.5, 17)
e =

3विलयन

1.मुद्रा का समय मूल्य

उत्तर: FV = 8080 €

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।

घातांक

r·t = 0.03·16 = 0.48
e0.48 = 1.616

भविष्य मूल्य

FV = 5 000·1.616 = €8 080.37

उत्तर

FV = €8 080.37
2.मुद्रा का समय मूल्य

उत्तर: N = 35 किस्तें

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।

वार्षिकी सूत्र को पुनर्व्यवस्थित करें

i = 0.0045
(1 + i)−N = 1 − 20 000·0.0045/625 = 0.856

लघुगणक से हल करें

N = −ln(0.856)/ln(1.004) = 34.63

पूरी किस्तों तक ऊपर पूर्णांकित करें

34 पूरी किस्तें थोड़ा शेष छोड़ती हैं, जिसे अंतिम, छोटी किस्त चुका देती है।

N = 35

उत्तर

N = 35 किस्तें
3.NPV और IRR

उत्तर: EAC = 19594 €

तुल्य वार्षिक लागत: सभी लागतों के वर्तमान मूल्य को जीवनकाल में एक समान वार्षिक राशि (वार्षिकी) के रूप में फैलाएँ: EAC = PV·r/(1 − (1 + r)⁻ⁿ)। इससे अलग-अलग जीवनकाल वाली मशीनों की तुलना की जा सकती है।

वार्षिकी गुणक

(1 − 1.12−6)/0.12 = 4.111

वार्षिकीकृत क्रय मूल्य

60 000/4.111 = 14 593.54

EAC

EAC = 14 593.54 + 5 000 = €19 593.54

उत्तर

EAC = €19 593.54
4.NPV और IRR

उत्तर: IRR = 42.4 %

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(40%) = 284.26
NPV(45%) = −293.16

सँकरा करें

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

IRR ≈ 40 + 5·284.26/(284.26 − (−293.16)) = 42.46%
सटीक: NPV(42.4%) = 0 → IRR = 42.4%

उत्तर

IRR = 42.4%
5.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफल

उत्तर: HPR = −4.401 %

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।

क्रय मूल्य

C = €45.00, i = 0.04, N = 8
€45.00·(1 − 0.7307)/0.04 + €1 000·0.7307 = €302.97 + €730.69 = €1 033.66

विक्रय मूल्य

C = €45.00, i = 0.055, N = 7
€45.00·(1 − 0.6874)/0.055 + €1 000·0.6874 = €255.73 + €687.44 = €943.17

धारण अवधि प्रतिफल

HPR = (45 + 943.17 − 1 033.66)/1 033.66 = −4.401%

उत्तर

HPR = −4.401%
6.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफल

उत्तर: YTM = 3.005 %

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

€1 140 = €50·(1 − (1 + y)⁻⁸)/y + €1 000/(1 + y)⁸

संख्यात्मक रूप से हल करें

P(3%) = €1 140.39, P(4%) = €1 067.33
YTM = 3.005%

उत्तर

YTM = 3.005%
7.CAPM और WACC

उत्तर: WACC = 7.534 %

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 = €7 000 000, E/V = 0.8571, D/V = 0.1429

WACC

WACC = 0.8571·8% + 0.1429·6%·(1 − 0.21) = 7.534%

उत्तर

WACC = 7.534%
8.CAPM और WACC

उत्तर: WACC = 8.087 %

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)।

बाज़ार मूल्य

E = 2 500 000·€19.50 = €48 750 000
D = 5 000·€960 = €4 800 000

इक्विटी की लागत (CAPM)

re = 3% + 0.8·7% = 8.6%

भार

V = €53 550 000, E/V = 0.9104, D/V = 0.08964

WACC

WACC = 0.9104·8.6% + 0.08964·4%·(1 − 0.28) = 8.087%

उत्तर

WACC = 8.087%
9.वर्णनात्मक सांख्यिकी

उत्तर: s = 7.335

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 = 342/7 = 48.86

विचलनों के वर्ग

Σ(x − x̄)² = 0.1429² + 8.143² + 7.143² + (−11.86)² + (−4.857)² + (−3.857)² + 5.143² = 322.9

मानक विचलन

s = √(322.9/6) = 7.335

उत्तर

s = 7.335
10.वर्णनात्मक सांख्यिकी

उत्तर: z = 1.25

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 = (65 − 50)/12 = 1.25

उत्तर

z = 1.25
11.प्रायिकता

उत्तर: Var(X) = 2.827

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 = 0·0.35 + 1·0.15 + 2·0.1 + 3·0.1 + 4·0.3 = 1.85

वर्गों का माध्य

E(X²) = 0·0.35 + 1·0.15 + 4·0.1 + 9·0.1 + 16·0.3 = 6.25

प्रसरण

Var(X) = 6.25 − 1.85² = 2.827

उत्तर

Var(X) = 2.827
12.प्रायिकता

उत्तर: σY = 5.761

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।

X का फैलाव

μ = 23.5, Var(X) = 132.8, σX = 11.52

रैखिक परिवर्तन

σY = |0.5|·11.52 = 5.761

उत्तर

σY = 5.761

माध्य सचमुच खिसकता है: E(Y) = 0.5·23.5 + 20 = 31.75।

13.प्रसामान्य बंटन

उत्तर: z = −0.92

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 − 0.8212 = 0.1788

z-सारणी को उलटा पढ़ें

सारणी के भीतर 0.1788 खोजें और z पढ़ें।

z = −0.92

उत्तर

z = −0.92
14.प्रसामान्य बंटन

उत्तर: P = 0.7389

प्रसामान्य चरों के योग और अंतर: यदि X और Y स्वतंत्र और प्रसामान्य हों, तो X + Y और X − Y भी प्रसामान्य होते हैं। माध्य जुड़ते या घटते हैं: E(X ± Y) = μX ± μY। प्रसरण हमेशा जुड़ते हैं, अंतर के लिए भी: Var(X ± Y) = σX² + σY², इसलिए σ = √(σX² + σY²)। मानक विचलन सीधे कभी नहीं जुड़ते। समान बंटन वाली n स्वतंत्र वस्तुओं के कुल का माध्य n·μ और मानक विचलन σ·√n होता है। फिर सामान्य तरीके से मानकीकरण करें: z = (x − माध्य)/σ और Φ(z) पढ़ें।

अंतर का बंटन

μ = 180 − 170 = 10 cm, σ = 15.62 cm

मानकीकृत करें

z = (0 − 10)/15.62 = −0.64

प्रायिकता

P = 1 − Φ(−0.64) = 0.7389

उत्तर

P = 0.7389
15.विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: निचली सीमा = −12.11 h

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.

बिंदु अनुमान

x̄₁ − x̄₂ = 62.5 − 73 = −10.5

मानक त्रुटि

SE = √(6²/100 + 6²/60) = 0.9798

त्रुटि सीमा

E = 1.645·0.9798 = 1.612

अंतराल

−10.5 ± 1.612 → [−12.11, −8.888]

उत्तर

निचली सीमा = −12.11 h

अंतराल में 0 नहीं है, इसलिए माध्य सार्थक रूप से भिन्न हैं।

16.विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: n = 11084

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 = (1.645·32/0.5)² = 11084

ऊपर पूर्णांकित करें

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

n = 11084

उत्तर

n = 11084
17.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: t = 3.398

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.

संयुक्त प्रसरण

sp² = (14·6.5² + 6·7.5²)/20 = 46.45
sp = 6.815

मानक त्रुटि

SE = 6.815·√(1/15 + 1/7) = 3.12

परीक्षण सांख्यिकी

t = (105 − 94.4)/3.12 = 3.398

उत्तर

t = 3.398

df = 20 के साथ द्विपक्षीय 5% क्रांतिक मान 2.086 है; |t| बड़ा है, इसलिए H₀ अस्वीकार किया जाता है।

18.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: 1 − β = 38.9 %

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 = 10/√100 = 1
x̄c = 100 + 1.282·1 = 101.3

वास्तविक माध्य के अंतर्गत z

z = (101.3 − 101)/1 = 0.282

शक्ति

शक्ति = P(Z > 0.282) = 38.9%
1 − β = 38.9%

उत्तर

1 − β = 38.9%
19.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंध

उत्तर: r = 0.9861

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।

केंद्रित योग

Sxy = 10468 − 114·529/6 = 417
Sxx = 2236 − 114²/6 = 70
Syy = 49195 − 529²/6 = 2555

सहसंबंध गुणांक

r = 417/√(70·2555) = 0.9861

उत्तर

r = 0.9861
20.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंध

उत्तर: e = −2.129

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 = 21/6 = 3.5
ȳ = 135/6 = 22.5

वर्गों और गुणनफलों के योग

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −29.5

समाश्रयण रेखा

b = −29.5/17.5 = −1.686
a = 22.5 − (−1.686)·3.5 = 28.4
ŷ = 28.4 − 1.686·x

पूर्वानुमानित मान

ŷ = 28.4 + (−1.686)·5.5 = 19.13

अवशिष्ट

e = 17 − 19.13 = −2.129

उत्तर

e = −2.129

बिंदु रेखा के नीचे है।

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