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€5 000FV = ?

आप 6% प्रति वर्ष की नाममात्र दर पर €5 000 निवेश करते हैं, ब्याज मासिक रूप से चक्रवृद्धि होता है। 3 वर्षों बाद निवेश का मूल्य FV ज्ञात करें।

PV = €5 0006% / 12n = 3
FV = €
2.मुद्रा का समय मूल्यकठिन
महीने0123…276€500€500€500FV = ?

आप 23 वर्षों तक हर महीने के अंत में €500 बचाते हैं। खाता प्रति वर्ष 2.4% देता है, मासिक चक्रवृद्धि। अंत में आपकी कितनी बचत होगी? FV ज्ञात करें।

A = €5002.4% / 12N = 276
FV = €
3.NPV और IRRमध्यम
वर्ष012345−30 00010 50010 50010 50010 50010 500

एक परियोजना की लागत आज €30 000 है और यह 5 वर्षों तक हर वर्ष के अंत में €10 500 लौटाती है। पूँजी की लागत 12% है। मान लें कि नकदी प्रवाह हर वर्ष समान रूप से आते हैं। बट्टाकृत पेबैक अवधि DPB वर्षों में ज्ञात कीजिए।

r = 12%CF0 = −30 000CF1 = 10 500CF2 = 10 500CF3 = 10 500CF4 = 10 500CF5 = 10 500
DPB = वर्ष
4.NPV और IRRकठिन
वर्ष0123−40 00017 00019 00014 500

एक परियोजना की लागत €40 000 है और यह वर्ष 1 से 3 के अंत में €17 000, €19 000, €14 500 लौटाती है। इसकी आंतरिक प्रतिफल दर IRR प्रतिशत में ज्ञात करें।

CF0 = −40 000CF1 = 17 000CF2 = 19 000CF3 = 14 500
IRR = %
5.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफलमध्यम
छमाहियाँ0123…14€35€35€35 + €1 000P = ?

€1 000 अंकित मूल्य वाला एक बॉन्ड 7% का वार्षिक कूपन दो छमाही किस्तों में देता है और 7 वर्ष में परिपक्व होता है। परिपक्वता तक प्रतिफल प्रति वर्ष 5.5% है। बॉन्ड की कीमत P ज्ञात कीजिए।

F = €1 000कूपन = 7%YTM = 5.5%n = 7
P = €
6.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफलकठिन
वर्ष0123456€895€80€80 + €1 000

€1 000 अंकित मूल्य और 8% वार्षिक कूपन वाला एक बॉन्ड 6 वर्ष में परिपक्व होता है और €895 में बिकता है। इसका परिपक्वता तक प्रतिफल YTM प्रतिशत में ज्ञात कीजिए।

F = €1 000कूपन = 8%n = 6P = €895
YTM = %
7.CAPM और WACCमध्यम
WACC = ?इक्विटी€5 000 000re​ = 8%ऋण€4 000 000rd​ = 3.5%T = 20%

एक कंपनी के पास €5 000 000 मूल्य की इक्विटी और €4 000 000 मूल्य का ऋण है। इसकी इक्विटी की लागत 8%, कर-पूर्व ऋण लागत 3.5% और कर दर 20% है। WACC ज्ञात कीजिए।

E = €5 000 000D = €4 000 000re = 8%rd = 3.5%T = 20%
WACC = %
8.CAPM और WACCकठिन
rf​ = 2%, rm​ − rf​ = 4.5%D/E = 0.25इक्विटीβL​ = 1ऋणD/E = 1.25इक्विटीre​ = ?ऋणT = 21%

एक कंपनी के शेयरों का बीटा उसके वर्तमान 0.25 ऋण-इक्विटी अनुपात पर 1 है। वह अपना ऋण-इक्विटी अनुपात 1.25 तक बढ़ाने की योजना बनाती है। कर दर 21%, जोखिम-मुक्त दर 2% और बाज़ार जोखिम प्रीमियम 4.5% है। परिवर्तन के बाद इक्विटी की लागत re ज्ञात कीजिए।

βL = 1D/E1 = 0.25D/E2 = 1.25T = 21%rf = 2%rm − rf = 4.5%
re = %
9.वर्णनात्मक सांख्यिकीमध्यम
1520253035404550

आँकड़ों का प्रतिदर्श मानक विचलन s ज्ञात करें: 24, 50, 23, 14, 35।

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

एक राशि माध्य 100 और मानक विचलन 5 के साथ प्रसामान्य रूप से वितरित है। मानों का कितना अनुपात P 102 से अधिक है?

μ = 100σ = 5x = 102
P =
11.प्रायिकतामध्यम
n = 14k = 5N = ?

14 लोगों के समूह से 5 लोगों की समिति कितने तरीकों N से चुनी जा सकती है? क्रम मायने नहीं रखता।

n = 14k = 5
N =
12.प्रायिकताकठिन
xp(x)00.310.1520.1530.3540.05μ

X का बंटन दिखाया गया है, और Y = 10X + 10। Y का मानक विचलन σY ज्ञात कीजिए।

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0.3, 0.15, 0.15, 0.35, 0.05Y = 10X + 10
σY =
13.प्रसामान्य बंटनमध्यम
245.25257.5P = ?

थैलों के भार माध्य 250 g और मानक विचलन 5 g के साथ प्रसामान्य रूप से वितरित हैं। कितना अनुपात 245.25 और 257.5 g के बीच है? P को दशमलव में दें।

μ = 250σ = 5x1 = 245.25x2 = 257.5
P =
14.प्रसामान्य बंटनकठिन
557085100115130145अंकनीचे 90%

IQ अंक औसत 100 अंक और मानक विचलन 15 अंक के साथ प्रसामान्य रूप से बंटे हैं। कट-ऑफ़ को इस तरह खींचें कि छायांकित निचला 90% उसके बाईं ओर हो। कट-ऑफ़ x ज्ञात करें।

μ = 100 अंकσ = 15 अंक90%
x = अंक
15.विश्वास्यता अंतरालमध्यम
μ₁ − μ₂0LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

दो फ़ोन मॉडलों की बैटरी अवधि की तुलना की जाती है। मॉडल 1: 100 फ़ोन, माध्य 75 h, ज्ञात मानक विचलन 12 h। मॉडल 2: 100 फ़ोन, माध्य 68 h, ज्ञात मानक विचलन 19 h। μ₁ − μ₂ के लिए 90% विश्वास्यता अंतराल की त्रुटि सीमा E ज्ञात कीजिए।

n₁ = 100x̄₁ = 75 hσ₁ = 12 hn₂ = 100x̄₂ = 68 hσ₂ = 19 h90%
E = h
16.विश्वास्यता अंतरालकठिन
n = 15Lσ = ?s = 5.695%

15 मशीनित शाफ़्टों के व्यासों का प्रतिदर्श मानक विचलन 5.6 µm है। व्यासों को प्रसामान्य बंटित मानते हुए समष्टि मानक विचलन के लिए 95% विश्वास्यता अंतराल की ऊपरी सीमा σ ज्ञात कीजिए। df = 14 के साथ χ² बंटन का 2.5% 5.629 से नीचे और 2.5% 26.119 से ऊपर है।

n = 15s = 5.6 µmχ² = 5.629, 26.119
σ = µm
17.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतरालमध्यम
−2.4472.447t = ?df = 6

7 कर्मचारी एक प्रशिक्षण पाठ्यक्रम से पहले और बाद में टाइपिंग परीक्षा देते हैं। हर व्यक्ति के लिए अंतर d = बाद − पहले (शब्द प्रति मिनट) दर्ज किया जाता है। माध्य अंतर 2.66 और अंतरों का मानक विचलन 4.4 है। H₀: μd = 0 के लिए युग्मित परीक्षण प्रतिदर्शज t ज्ञात कीजिए।

n = 7d̄ = 2.66sd = 4.4
t =
18.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतरालकठिन
−1.961.96z = ?

एक परीक्षण में उपचार A वाले 150 में से 53 रोगी ठीक होते हैं, और उपचार B वाले 250 में से 78 रोगी। संयुक्त अनुपात का उपयोग करके H₀: p₁ = p₂ के लिए परीक्षण प्रतिदर्शज z ज्ञात कीजिए।

x₁ = 53n₁ = 150x₂ = 78n₂ = 250
z =
19.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंधमध्यम
xy244761181510191224xy5101020

तालिका x = kN में भार और y = mm में दीर्घीकरण के 6 युग्मित प्रेक्षण देती है। न्यूनतम-वर्ग रेखा का निर्धारण गुणांक r² ज्ञात कीजिए।

n = 6
r² =
20.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंधकठिन
xy26486108141020xy5105101520x = 7

तालिका x = kN में भार और y = mm में दीर्घीकरण के 5 युग्मित प्रेक्षण देती है। न्यूनतम-वर्ग रेखा ŷ = a + b·x का उपयोग करें। x = 7 के लिए ŷ का पूर्वानुमान लगाइए।

n = 5x = 7
ŷ =

3विलयन

1.मुद्रा का समय मूल्य

उत्तर: FV = 5983 €

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 = 0.06/12 = 0.005
N = m·n = 12·3 = 36

भविष्य मूल्य

FV = 5 000·(1 + 0.005)36 = 5 000·1.197 = €5 983.40

उत्तर

FV = €5 983.40
2.मुद्रा का समय मूल्य

उत्तर: FV = 183941 €

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 जमाओं की संख्या

i = 0.024/12 = 0.002
N = 12·23 = 276

जमाओं का भविष्य मूल्य

FV = A·((1 + i)N − 1)/i = 500·(1.736 − 1)/0.002 = €183 941.47

उत्तर

FV = €183 941.47

आपने खुद €138 000 जमा किया; बाकी ब्याज है।

3.NPV और IRR

उत्तर: DPB = 3.716 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: 10 500/1.12 = 9 375.00 → Σ = 9 375.00
वर्ष 2: 10 500/1.254 = 8 370.54 → Σ = 17 745.54
वर्ष 3: 10 500/1.405 = 7 473.69 → Σ = 25 219.23
वर्ष 4: 10 500/1.574 = 6 672.94 → Σ = 31 892.17

अंतिम वर्ष का अंश

DPB = 3 + 4 780.77/6 672.94 = 3.716

उत्तर

DPB = 3.716 वर्ष

बट्टाकृत पेबैक हमेशा साधारण पेबैक (2.857 वर्ष) से लंबा होता है।

4.NPV और IRR

उत्तर: IRR = 12.96 %

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(10%) = 2 051.09
NPV(15%) = −1 316.68

सँकरा करें

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

IRR ≈ 10 + 5·2 051.09/(2 051.09 − (−1 316.68)) = 13.05%
सटीक: NPV(12.96%) = 0 → IRR = 12.96%

उत्तर

IRR = 12.96%
5.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफल

उत्तर: P = 1086 €

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 = €35.00, i = 0.0275, N = 14

कूपनों का वर्तमान मूल्य

€35.00·(1 − 0.684)/0.0275 = €402.19

अंकित मूल्य का वर्तमान मूल्य

€1 000·0.684 = €684.00

कीमत

P = €1 086.18

उत्तर

P = €1 086.18

प्रतिफल कूपन दर से कम है, इसलिए बॉन्ड प्रीमियम पर बिकता है।

6.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफल

उत्तर: YTM = 10.44 %

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 = €80·(1 − (1 + y)⁻⁶)/y + €1 000/(1 + y)⁶

संख्यात्मक रूप से हल करें

P(10%) = €912.89, P(11%) = €873.08
YTM = 10.44%

उत्तर

YTM = 10.44%
7.CAPM और WACC

उत्तर: WACC = 5.689 %

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 = 0.5556, D/V = 0.4444

WACC

WACC = 0.5556·8% + 0.4444·3.5%·(1 − 0.2) = 5.689%

उत्तर

WACC = 5.689%
8.CAPM और WACC

उत्तर: re = 9.469 %

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।

बीटा को अनुत्तोलित करें

βU = 1/(1 + 0.79·0.25) = 0.8351

नए D/E पर पुनः उत्तोलित करें

βL = 0.8351·(1 + 0.79·1.25) = 1.66

इक्विटी की लागत (CAPM)

re = 2% + 1.66·4.5% = 9.469%

उत्तर

re = 9.469%
9.वर्णनात्मक सांख्यिकी

उत्तर: s = 13.81

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 = 146/5 = 29.2

विचलनों के वर्ग

Σ(x − x̄)² = (−5.2)² + 20.8² + (−6.2)² + (−15.2)² + 5.8² = 762.8

मानक विचलन

s = √(762.8/4) = 13.81

उत्तर

s = 13.81
10.वर्णनात्मक सांख्यिकी

उत्तर: P = 0.3446

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 = 0.4

मानक प्रसामान्य सारणी

Φ(0.4) = 0.6554
P = 1 − 0.6554 = 0.3446

उत्तर

P = 0.3446
11.प्रायिकता

उत्तर: N = 2002

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।

संचय

C(14, 5) = (14·13·12·11·10)/(5·4·3·2·1) = 2002

उत्तर

N = 2002
12.प्रायिकता

उत्तर: σY = 13.45

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 = 1.7, Var(X) = 1.81, σX = 1.345

रैखिक परिवर्तन

σY = |10|·1.345 = 13.45

उत्तर

σY = 13.45

माध्य सचमुच खिसकता है: E(Y) = 10·1.7 + 10 = 27।

13.प्रसामान्य बंटन

उत्तर: P = 0.7621

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 = (245.25 − 250)/5 = −0.95
z₂ = (257.5 − 250)/5 = 1.5

बीच का क्षेत्रफल

P = Φ(1.5) − Φ(−0.95) = 0.9332 − 0.1711 = 0.7621

उत्तर

P = 0.7621
14.प्रसामान्य बंटन

उत्तर: x = 119.2 अंक

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।

बाईं ओर का क्षेत्रफल

Φ(z) = 0.9

सारणी से z

z ≈ 1.28

मूल इकाइयों में वापस

x = 100 + 1.28·15 = 119.2 अंक

उत्तर

x = 119.2 अंक
15.विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: E = 3.697 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 = 75 − 68 = 7

मानक त्रुटि

SE = √(12²/100 + 19²/100) = 2.247

त्रुटि सीमा

E = 1.645·2.247 = 3.697

उत्तर

E = 3.697 h

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

16.विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: σ = 8.832 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 = 14·5.6² = 439

σ² की सीमाएँ

439/26.119 = 16.81
439/5.629 = 78

σ की सीमा

σ = √78 = 8.832 µm

उत्तर

σ = 8.832 µm

σ के लिए 95% अंतराल: [4.1, 8.832] µm।

17.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: t = 1.599

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

माध्य अंतर की मानक त्रुटि

SE = 4.4/√7 = 1.663

परीक्षण सांख्यिकी

t = 2.66/1.663 = 1.599

उत्तर

t = 1.599

df = 6 के साथ द्विपक्षीय 5% क्रांतिक मान 2.447 है; |t| छोटा है, इसलिए H₀ अस्वीकार नहीं किया जाता।

18.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: z = 0.8528

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 = 53/150 = 0.3533
p̂₂ = 78/250 = 0.312
p̂ = 131/400 = 0.3275

H₀ के अंतर्गत मानक त्रुटि

SE = √(0.3275·0.6725·(1/150 + 1/250)) = 0.04847

परीक्षण सांख्यिकी

z = (0.3533 − 0.312)/0.04847 = 0.8528

उत्तर

z = 0.8528

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

19.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंध

उत्तर: r² = 0.9953

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 = 42/6 = 7
ȳ = 80/6 = 13.33

वर्गों और गुणनफलों के योग

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 140
Syy = Σ(y − ȳ)² = 281.3

निर्धारण गुणांक

r² = 140²/(70·281.3) = 0.9953

उत्तर

r² = 0.9953

y के विचरण का लगभग 99.53% रेखा द्वारा स्पष्ट होता है।

20.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंध

उत्तर: ŷ = 13.3

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 = 30/5 = 6
ȳ = 58/5 = 11.6

वर्गों और गुणनफलों के योग

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 68

समाश्रयण रेखा

b = 68/40 = 1.7
a = 11.6 − 1.7·6 = 1.4
ŷ = 1.4 + 1.7·x

पूर्वानुमान

ŷ = 1.4 + 1.7·7 = 13.3

उत्तर

ŷ = 13.3

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