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…14€1 000FV = ?

आप सतत चक्रवृद्धि के साथ 3% प्रति वर्ष पर €1 000 निवेश करते हैं। 14 वर्षों बाद मूल्य FV ज्ञात कीजिए।

PV = €1 000r = 3%t = 14
FV = €
2.मुद्रा का समय मूल्यकठिन
महीने0123…360€250 000A?AAA

€250 000 का ऋण 30 वर्षों में समान मासिक किस्तों में चुकाया जाता है। ब्याज दर प्रति वर्ष 3.6% है, मासिक चक्रवृद्धि। मासिक किस्त A ज्ञात करें।

P = €250 0003.6% / 12N = 360
A = €
3.NPV और IRRमध्यम
वर्ष0123456−20 0006 5006 5006 5006 5006 5006 500

एक परियोजना की लागत आज €20 000 है और यह 6 वर्षों तक हर वर्ष के अंत में €6 500 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 = −20 000CF1 = 6 500CF2 = 6 500CF3 = 6 500CF4 = 6 500CF5 = 6 500CF6 = 6 500
DPB = वर्ष
4.NPV और IRRकठिन
वर्ष0123−25 00014 00016 50017 000

एक परियोजना की लागत €25 000 है और यह वर्ष 1 से 3 के अंत में €14 000, €16 500, €17 000 लौटाती है। इसकी आंतरिक प्रतिफल दर IRR प्रतिशत में ज्ञात करें।

CF0 = −25 000CF1 = 14 000CF2 = 16 500CF3 = 17 000
IRR = %
5.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफलमध्यम
वर्ष0123…10€915C = ?C = ?C = ? + €1 000

€1 000 अंकित मूल्य वाला एक बॉन्ड 10 वर्षों में परिपक्व होता है और वार्षिक कूपन देता है। परिपक्वता तक प्रतिफल 3% होने पर यह €915 में बिकता है। कूपन दर c प्रतिशत में ज्ञात कीजिए।

F = €1 000n = 10P = €915YTM = 3%
c = %
6.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफलकठिन
वर्ष0123€1 175€60€60€60 + €1 060

11 वर्ष की शेष परिपक्वता वाला एक बॉन्ड (अंकित मूल्य €1 000, वार्षिक कूपन 6%) €1 175 में बिकता है। जारीकर्ता इसे 3 वर्षों में €1 060 की कॉल कीमत पर वापस बुला (कॉल कर) सकता है। कॉल तक प्रतिफल YTC प्रतिशत में ज्ञात कीजिए।

F = €1 000कूपन = 6%P = €1 175कॉल कीमत = €1 060कॉल तक 3 वर्ष
YTC = %
7.CAPM और WACCमध्यम
WACC = ?इक्विटी€10 000 000re​ = 11%ऋण€4 000 000rd​ = 4.5%T = 20%

एक कंपनी के पास €10 000 000 मूल्य की इक्विटी और €4 000 000 मूल्य का ऋण है। इसकी इक्विटी की लागत 11%, कर-पूर्व ऋण लागत 4.5% और कर दर 20% है। WACC ज्ञात कीजिए।

E = €10 000 000D = €4 000 000re = 11%rd = 4.5%T = 20%
WACC = %
8.CAPM और WACCकठिन
WACC = ?इक्विटी€10 000 000re​ = 13%बॉन्ड8 000 × €1 018कूपन 4%, n = 4T = 28%

एक कंपनी की इक्विटी का बाज़ार मूल्य €10 000 000 और इक्विटी की लागत 13% है। इसके ऋण में 8 000 बॉन्ड हैं (अंकित मूल्य €1 000, वार्षिक कूपन 4%, 4 वर्ष की परिपक्वता) जो प्रत्येक €1 018 पर कारोबार करते हैं। कर दर 28% है। बॉन्डों के परिपक्वता तक प्रतिफल को कर-पूर्व ऋण लागत मानते हुए WACC ज्ञात कीजिए।

E = €10 000 000re = 13%बॉन्ड: 8 000 × €1 018कूपन = 4%n = 4T = 28%
WACC = %
9.वर्णनात्मक सांख्यिकीमध्यम
1520253035404550

आँकड़ों का प्रतिदर्श मानक विचलन s ज्ञात करें: 53, 16, 11, 12, 13।

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

परीक्षा अंक माध्य 500 और मानक विचलन 100 के साथ प्रसामान्य रूप से वितरित हैं। 600 अंक का z-स्कोर z ज्ञात करें।

μ = 500σ = 100x = 600
z =
11.प्रायिकतामध्यम
लाल: 5नीली: 3

एक थैले में 5 लाल और 3 नीली गेंदें हैं। आप पहली को वापस रखे बिना दो गेंदें निकालते हैं। दोनों के लाल होने की प्रायिकता P क्या है?

5 / 3
P =
12.प्रायिकताकठिन
xp(x)10.220.330.3540.15μ

X का बंटन दिखाया गया है, और Y = 2X + 4। Y का मानक विचलन σY ज्ञात कीजिए।

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0.2, 0.3, 0.35, 0.15Y = 2X + 4
σY =
13.प्रसामान्य बंटनमध्यम
100.75112P = ?

IQ अंक माध्य 100 अंक और मानक विचलन 15 अंक के साथ प्रसामान्य रूप से वितरित हैं। कितना अनुपात 100.75 और 112 अंक के बीच है? P को दशमलव में दें।

μ = 100σ = 15x1 = 100.75x2 = 112
P =
14.प्रसामान्य बंटनकठिन
157164171178185192199cmनीचे 85%

वयस्क पुरुषों की ऊँचाई औसत 178 cm और मानक विचलन 7 cm के साथ प्रसामान्य रूप से बंटे हैं। कट-ऑफ़ को इस तरह खींचें कि छायांकित निचला 85% उसके बाईं ओर हो। कट-ऑफ़ x ज्ञात करें।

μ = 178 cmσ = 7 cm85%
x = cm
15.विश्वास्यता अंतरालमध्यम
n = 10, s = 11LU = ?x̄ = 106.5E90%

10 वस्तुओं के एक प्रतिदर्श का माध्य 106.5 और मानक विचलन s = 11 है। समष्टि लगभग प्रसामान्य है। माध्य के 90% विश्वास्यता अंतराल की ऊपरी सीमा ज्ञात कीजिए।

n = 10x̄ = 106.5s = 1190%t(9) = 1.833
ऊपरी सीमा =
16.विश्वास्यता अंतरालकठिन
σ = 20, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 395%

समष्टि मानक विचलन 20 है। कितने बड़े प्रतिदर्श n की आवश्यकता है ताकि माध्य के 95% विश्वास्यता अंतराल की त्रुटि सीमा अधिकतम 3 हो?

σ = 20E = 395%
n =
17.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतरालमध्यम
−2.2282.228t = ?df = 10

दो शिक्षण विधियों की तुलना की जाती है। समूह 1: 5 छात्र, माध्य अंक 87.5, मानक विचलन 8। समूह 2: 7 छात्र, माध्य अंक 95.1, मानक विचलन 2.5। 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 = 5x̄₁ = 87.5s₁ = 8n₂ = 7x̄₂ = 95.1s₂ = 2.5
t =
18.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतरालकठिन
−1.961.96z = ?

एक परीक्षण में उपचार A वाले 150 में से 38 रोगी ठीक होते हैं, और उपचार B वाले 200 में से 30 रोगी। संयुक्त अनुपात का उपयोग करके H₀: p₁ = p₂ के लिए परीक्षण प्रतिदर्शज z ज्ञात कीजिए।

x₁ = 38n₁ = 150x₂ = 30n₂ = 200
z =
19.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंधमध्यम
xy17481954215823642571xy2025506070

तालिका x = °C में तापमान और y = बिकी आइसक्रीम के 5 युग्मित प्रेक्षण देती है। उनके योग दिए गए हैं। इन योगों से पियर्सन सहसंबंध गुणांक r ज्ञात कीजिए।

n = 5Σx = 105Σy = 295Σx² = 2245Σy² = 17721Σxy = 6307
r =
20.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंधकठिन
xy228336437537638xy2463035x = 2.5

तालिका x = k€ में विज्ञापन व्यय और y = k€ में बिक्री के 5 युग्मित प्रेक्षण देती है। न्यूनतम-वर्ग रेखा ŷ = a + b·x का उपयोग करें। एक नया प्रेक्षण (2.5, 30) लिया गया है। इसका अवशिष्ट e = y − ŷ ज्ञात कीजिए।

n = 5(2.5, 30)
e =

3विलयन

1.मुद्रा का समय मूल्य

उत्तर: FV = 1522 €

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 = 0.03·14 = 0.42
e0.42 = 1.522

भविष्य मूल्य

FV = 1 000·1.522 = €1 521.96

उत्तर

FV = €1 521.96
2.मुद्रा का समय मूल्य

उत्तर: A = 1137 €

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 = 0.036000000000000004/12 = 0.003
N = 12·30 = 360

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 = 0.3401
A = 250 000·0.003/(1 − 0.3401) = €1 136.61

उत्तर

A = €1 136.61
3.NPV और IRR

उत्तर: DPB = 4.07 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: 6 500/1.12 = 5 803.57 → Σ = 5 803.57
वर्ष 2: 6 500/1.254 = 5 181.76 → Σ = 10 985.33
वर्ष 3: 6 500/1.405 = 4 626.57 → Σ = 15 611.90
वर्ष 4: 6 500/1.574 = 4 130.87 → Σ = 19 742.77
वर्ष 5: 6 500/1.762 = 3 688.27 → Σ = 23 431.05

अंतिम वर्ष का अंश

DPB = 4 + 257.23/3 688.27 = 4.07

उत्तर

DPB = 4.07 वर्ष

बट्टाकृत पेबैक हमेशा साधारण पेबैक (3.077 वर्ष) से लंबा होता है।

4.NPV और IRR

उत्तर: IRR = 38.83 %

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(35%) = 1 333.38
NPV(40%) = −386.30

सँकरा करें

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

IRR ≈ 35 + 5·1 333.38/(1 333.38 − (−386.30)) = 38.88%
सटीक: NPV(38.83%) = 0 → IRR = 38.83%

उत्तर

IRR = 38.83%
5.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफल

उत्तर: c = 2.004 %

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।

अंकित मूल्य का वर्तमान मूल्य

1000·(1 + 0.03)−10 = €744.09

कूपन

C = (915 − 744.09)/8.53 = €20.04

कूपन दर

c = 20.04/1000 = 2.004%

उत्तर

c = 2.004%
6.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफल

उत्तर: YTC = 1.905 %

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

1175 = 60·(1 − (1 + y)−3)/y + 1060/(1 + y)3

संख्यात्मक रूप से हल करें

y = 1%: €1 205.28
y = 2%: €1 171.89
YTC = 1.905%

उत्तर

YTC = 1.905%

परिपक्वता तक प्रतिफल 4.002% है। प्रीमियम बॉन्ड के निवेशक उसके कॉल होने की अपेक्षा करते हैं, इसलिए कम कॉल तक प्रतिफल अधिक यथार्थवादी है।

7.CAPM और WACC

उत्तर: WACC = 8.886 %

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 = €14 000 000, E/V = 0.7143, D/V = 0.2857

WACC

WACC = 0.7143·11% + 0.2857·4.5%·(1 − 0.2) = 8.886%

उत्तर

WACC = 8.886%
8.CAPM और WACC

उत्तर: WACC = 8.299 %

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)।

ऋण की लागत (YTM)

1018 = 40·(1 − (1 + y)−4)/y + 1000/(1 + y)4
y = 3.51%

बाज़ार मूल्य

D = 8 000·€1 018 = €8 144 000
V = €18 144 000, E/V = 0.5511, D/V = 0.4489

WACC

WACC = 0.5511·13% + 0.4489·3.51%·(1 − 0.28) = 8.299%

उत्तर

WACC = 8.299%
9.वर्णनात्मक सांख्यिकी

उत्तर: s = 17.99

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 = 105/5 = 21

विचलनों के वर्ग

Σ(x − x̄)² = 32² + (−5)² + (−10)² + (−9)² + (−8)² = 1294

मानक विचलन

s = √(1294/4) = 17.99

उत्तर

s = 17.99
10.वर्णनात्मक सांख्यिकी

उत्तर: z = 1

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 = (600 − 500)/100 = 1

उत्तर

z = 1
11.प्रायिकता

उत्तर: P = 0.3571

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 = 5/8 · 4/7 = 20/56 = 0.3571

उत्तर

P = 0.3571
12.प्रायिकता

उत्तर: σY = 1.947

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 = 2.45, Var(X) = 0.9475, σX = 0.9734

रैखिक परिवर्तन

σY = |2|·0.9734 = 1.947

उत्तर

σY = 1.947

माध्य सचमुच खिसकता है: E(Y) = 2·2.45 + 4 = 8.9।

13.प्रसामान्य बंटन

उत्तर: P = 0.2682

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 = (100.75 − 100)/15 = 0.05
z₂ = (112 − 100)/15 = 0.8

बीच का क्षेत्रफल

P = Φ(0.8) − Φ(0.05) = 0.7881 − 0.5199 = 0.2682

उत्तर

P = 0.2682
14.प्रसामान्य बंटन

उत्तर: x = 185.3 cm

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) = 0.85

सारणी से z

z ≈ 1.04

मूल इकाइयों में वापस

x = 178 + 1.04·7 = 185.3 cm

उत्तर

x = 185.3 cm
15.विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: ऊपरी सीमा = 112.9

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 = 9, t = 1.833

त्रुटि सीमा

E = 1.833·11/√10 = 6.376

अंतराल

106.5 ± 6.376 → [100.1, 112.9]

उत्तर

ऊपरी सीमा = 112.9
16.विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: n = 171

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 = (1.96·20/3)² = 170.7

ऊपर पूर्णांकित करें

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

n = 171

उत्तर

n = 171
17.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: t = −2.396

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 = (4·8² + 6·2.5²)/10 = 29.35
sp = 5.418

मानक त्रुटि

SE = 5.418·√(1/5 + 1/7) = 3.172

परीक्षण सांख्यिकी

t = (87.5 − 95.1)/3.172 = −2.396

उत्तर

t = −2.396

df = 10 के साथ द्विपक्षीय 5% क्रांतिक मान 2.228 है; |t| बड़ा है, इसलिए H₀ अस्वीकार किया जाता है।

18.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: z = 2.418

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 = 38/150 = 0.2533
p̂₂ = 30/200 = 0.15
p̂ = 68/350 = 0.1943

H₀ के अंतर्गत मानक त्रुटि

SE = √(0.1943·0.8057·(1/150 + 1/200)) = 0.04274

परीक्षण सांख्यिकी

z = (0.2533 − 0.15)/0.04274 = 2.418

उत्तर

z = 2.418

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

19.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंध

उत्तर: r = 0.9962

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 = 6307 − 105·295/5 = 112
Sxx = 2245 − 105²/5 = 40
Syy = 17721 − 295²/5 = 316

सहसंबंध गुणांक

r = 112/√(40·316) = 0.9962

उत्तर

r = 0.9962
20.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंध

उत्तर: e = −2.05

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 = 20/5 = 4
ȳ = 176/5 = 35.2

वर्गों और गुणनफलों के योग

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 21

समाश्रयण रेखा

b = 21/10 = 2.1
a = 35.2 − 2.1·4 = 26.8
ŷ = 26.8 + 2.1·x

पूर्वानुमानित मान

ŷ = 26.8 + 2.1·2.5 = 32.05

अवशिष्ट

e = 30 − 32.05 = −2.05

उत्तर

e = −2.05

बिंदु रेखा के नीचे है।

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