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
वर्ष0123PV = ?€15 000

आपको 3 वर्षों में €15 000 चाहिए। एक खाता प्रति वर्ष 6% देता है, ब्याज मासिक रूप से चक्रवृद्धि होता है। आज आपको कितना जमा करना होगा? वर्तमान मूल्य PV ज्ञात करें।

FV = €15 0006% / 12n = 3
PV = €
2.मुद्रा का समय मूल्यकठिन
महीने0123…168€300€300€300FV = ?

आप 14 वर्षों तक हर महीने के अंत में €300 बचाते हैं। खाता प्रति वर्ष 3.6% देता है, मासिक चक्रवृद्धि। अंत में आपकी कितनी बचत होगी? FV ज्ञात करें।

A = €3003.6% / 12N = 168
FV = €
3.NPV और IRRमध्यम
वर्ष012345€20 000€4 000€4 000€4 000€4 000€4 000r = 12%, EAC = ?

एक मशीन की लागत आज €20 000 है, यह 5 वर्ष चलती है और इसे चलाने में प्रति वर्ष €4 000 लगते हैं (हर वर्ष के अंत में भुगतान)। पूँजी की लागत 12% है। इसकी तुल्य वार्षिक लागत EAC ज्ञात कीजिए।

C0 = €20 000M = €4 000n = 5r = 12%
EAC = €
4.NPV और IRRकठिन
वर्ष012−10 0005 5007 500

एक परियोजना की लागत €10 000 है और यह वर्ष 1 से 2 के अंत में €5 500, €7 500 लौटाती है। इसकी आंतरिक प्रतिफल दर IRR प्रतिशत में ज्ञात करें।

CF0 = −10 000CF1 = 5 500CF2 = 7 500
IRR = %
5.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफलमध्यम
छमाहियाँ0123…10€25€25€25 + €1 000P = ?

€1 000 अंकित मूल्य वाला एक बॉन्ड 5% का वार्षिक कूपन दो छमाही किस्तों में देता है और 5 वर्ष में परिपक्व होता है। परिपक्वता तक प्रतिफल प्रति वर्ष 3.5% है। बॉन्ड की कीमत P ज्ञात कीजिए।

F = €1 000कूपन = 5%YTM = 3.5%n = 5
P = €
6.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफलकठिन
वर्ष01234P€80€80€80 + €1 000

€1 000 अंकित मूल्य वाला एक बॉन्ड 8% का वार्षिक कूपन देता है और 4 वर्षों में परिपक्व होता है। परिपक्वता तक प्रतिफल 6% है। मैकॉले ड्यूरेशन D वर्षों में ज्ञात कीजिए।

F = €1 000कूपन = 8%n = 4YTM = 6%
D = वर्ष
7.CAPM और WACCमध्यम
WACC = ?इक्विटी€3 000 000re​ = 13%ऋण€6 000 000rd​ = 4.5%T = 25.8%

एक कंपनी के पास €3 000 000 मूल्य की इक्विटी और €6 000 000 मूल्य का ऋण है। इसकी इक्विटी की लागत 13%, कर-पूर्व ऋण लागत 4.5% और कर दर 25.8% है। WACC ज्ञात कीजिए।

E = €3 000 000D = €6 000 000re = 13%rd = 4.5%T = 25.8%
WACC = %
8.CAPM और WACCकठिन
rf​ = 1.5%, rm​ − rf​ = 5.5%D/E = 0.4इक्विटीβL​ = 0.9ऋणD/E = 0.75इक्विटीre​ = ?ऋणT = 25%

एक कंपनी के शेयरों का बीटा उसके वर्तमान 0.4 ऋण-इक्विटी अनुपात पर 0.9 है। वह अपना ऋण-इक्विटी अनुपात 0.75 तक बढ़ाने की योजना बनाती है। कर दर 25%, जोखिम-मुक्त दर 1.5% और बाज़ार जोखिम प्रीमियम 5.5% है। परिवर्तन के बाद इक्विटी की लागत re ज्ञात कीजिए।

βL = 0.9D/E1 = 0.4D/E2 = 0.75T = 25%rf = 1.5%rm − rf = 5.5%
re = %
9.वर्णनात्मक सांख्यिकीमध्यम
101520253035404550

आँकड़ों का प्रतिदर्श मानक विचलन s ज्ञात करें: 48, 49, 10, 50, 42।

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

परीक्षा अंक माध्य 60 और मानक विचलन 12 के साथ प्रसामान्य रूप से वितरित हैं। 84 अंक का z-स्कोर z ज्ञात करें।

μ = 60σ = 12x = 84
z =
11.प्रायिकतामध्यम
xp(x)100.15200.3300.3400.25μ = 26.5

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

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0.15, 0.3, 0.3, 0.25
σ =
12.प्रायिकताकठिन
n = 8, p = 0.2: P(X = 1) = ?k012345678

एक परीक्षा में 8 बहुविकल्पीय प्रश्न हैं। अनुमान लगाने वाली एक छात्रा हर प्रश्न स्वतंत्र रूप से 0.2 प्रायिकता से सही करती है। ठीक 1 सही उत्तरों की प्रायिकता P क्या है?

n = 8p = 0.2k = 1
P =
13.प्रसामान्य बंटनमध्यम
−3−2−10123z−z और z के बीच छायांकित क्षेत्रफल = 0.9615

z को इस तरह खींचें कि मानक प्रसामान्य वक्र के नीचे −z और z के बीच का छायांकित क्षेत्रफल 0.9615 हो। z को दो दशमलव स्थानों तक ज्ञात करें।

A = 0.9615
z =
14.प्रसामान्य बंटनकठिन
μ = 32x = ?25%

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 25% आते हैं (25वाँ शततमक)।

μ = 32σ = 6P = 25%
x = min
15.विश्वास्यता अंतरालमध्यम
n = 9, sd​ = 6.60L = ?Ud̄ = 1.1E95%

9 रोगियों का रक्तचाप एक उपचार से पहले और बाद में मापा जाता है। अंतरों d = पहले − बाद (mmHg) का माध्य 1.1 और मानक विचलन 6.6 है। माध्य अंतर के लिए 95% विश्वास्यता अंतराल की निचली सीमा ज्ञात कीजिए।

n = 9d̄ = 1.1sd = 6.695%t(8) = 2.306
निचली सीमा = mmHg
16.विश्वास्यता अंतरालकठिन
μ₁ − μ₂, t(29) = 2.0450LU = ?x̄₁ − x̄₂E95%

दो उर्वरकों का परीक्षण किया जाता है। प्लॉट समूह 1: 6 प्लॉट, माध्य उपज 92 kg, मानक विचलन 8.5 kg। प्लॉट समूह 2: 25 प्लॉट, माध्य 101 kg, मानक विचलन 1 kg। समान प्रसरण मानें (संयुक्त t, df = n₁ + n₂ − 2)। μ₁ − μ₂ के लिए 95% विश्वास्यता अंतराल की ऊपरी सीमा ज्ञात कीजिए।

n₁ = 6x̄₁ = 92s₁ = 8.5n₂ = 25x̄₂ = 101s₂ = 195%t(29) = 2.045
ऊपरी सीमा = kg
17.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतरालमध्यम
t −1.98401.984

100 छात्रों के प्रतिदर्श का माध्य अंक 76.16 और प्रतिदर्श मानक विचलन 4 है। H₀: μ = 75 के लिए परीक्षण सांख्यिकी t ज्ञात करें।

μ₀ = 75x̄ = 76.16s = 4n = 100
t =
18.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतरालकठिन
−1.961.96z = ?

एक परीक्षण में उपचार A वाले 150 में से 75 रोगी ठीक होते हैं, और उपचार B वाले 250 में से 108 रोगी। संयुक्त अनुपात का उपयोग करके H₀: p₁ = p₂ के लिए परीक्षण प्रतिदर्शज z ज्ञात कीजिए।

x₁ = 75n₁ = 150x₂ = 108n₂ = 250
z =
19.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंधमध्यम
xy18992112024134271623018333191xy202530100150200

तालिका x = °C में तापमान और y = बिकी आइसक्रीम के 6 युग्मित प्रेक्षण देती है। न्यूनतम-वर्ग रेखा का निर्धारण गुणांक r² ज्ञात कीजिए।

n = 6
r² =
20.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंधकठिन
xy127225325423520618xy2462025x = 3.5

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 (3.5, 19) लिया गया है। इसका अवशिष्ट e = y − ŷ ज्ञात कीजिए।

n = 6(3.5, 19)
e =

3विलयन

1.मुद्रा का समय मूल्य

उत्तर: PV = 12535 €

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 = 0.06/12 = 0.005
N = 12·3 = 36

वर्तमान मूल्य

PV = FV/(1 + i)N = 15 000/1.197 = €12 534.67

उत्तर

PV = €12 534.67
2.मुद्रा का समय मूल्य

उत्तर: FV = 65408 €

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 = 0.036000000000000004/12 = 0.003
N = 12·14 = 168

जमाओं का भविष्य मूल्य

FV = A·((1 + i)N − 1)/i = 300·(1.654 − 1)/0.003 = €65 408.09

उत्तर

FV = €65 408.09

आपने खुद €50 400 जमा किया; बाकी ब्याज है।

3.NPV और IRR

उत्तर: EAC = 9548 €

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 − 1.12−5)/0.12 = 3.605

वार्षिकीकृत क्रय मूल्य

20 000/3.605 = 5 548.19

EAC

EAC = 5 548.19 + 4 000 = €9 548.19

उत्तर

EAC = €9 548.19
4.NPV और IRR

उत्तर: IRR = 18.36 %

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(15%) = 453.69
NPV(20%) = −208.33

सँकरा करें

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

IRR ≈ 15 + 5·453.69/(453.69 − (−208.33)) = 18.43%
सटीक: NPV(18.36%) = 0 → IRR = 18.36%

उत्तर

IRR = 18.36%
5.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफल

उत्तर: P = 1068 €

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 = €25.00, i = 0.0175, N = 10

कूपनों का वर्तमान मूल्य

€25.00·(1 − 0.8407)/0.0175 = €227.53

अंकित मूल्य का वर्तमान मूल्य

€1 000·0.8407 = €840.73

कीमत

P = €1 068.26

उत्तर

P = €1 068.26

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

6.बॉन्ड मूल्य-निर्धारण और प्रतिफल

उत्तर: D = 3.592 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: 1080/1.262 = 855.46, t·PV = 3 421.84

ड्यूरेशन

P = 1 069.30
D = 3 841.22/1 069.30 = 3.592

उत्तर

D = 3.592 वर्ष
7.CAPM और WACC

उत्तर: WACC = 6.559 %

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 = 0.3333, D/V = 0.6667

WACC

WACC = 0.3333·13% + 0.6667·4.5%·(1 − 0.258) = 6.559%

उत्तर

WACC = 6.559%
8.CAPM और WACC

उत्तर: re = 7.45 %

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 = 0.9/(1 + 0.75·0.4) = 0.6923

नए D/E पर पुनः उत्तोलित करें

βL = 0.6923·(1 + 0.75·0.75) = 1.082

इक्विटी की लागत (CAPM)

re = 1.5% + 1.082·5.5% = 7.45%

उत्तर

re = 7.45%
9.वर्णनात्मक सांख्यिकी

उत्तर: s = 16.95

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 = 199/5 = 39.8

विचलनों के वर्ग

Σ(x − x̄)² = 8.2² + 9.2² + (−29.8)² + 10.2² + 2.2² = 1149

मानक विचलन

s = √(1149/4) = 16.95

उत्तर

s = 16.95
10.वर्णनात्मक सांख्यिकी

उत्तर: z = 2

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 = (84 − 60)/12 = 2

उत्तर

z = 2
11.प्रायिकता

उत्तर: σ = 10.14

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 = 10·0.15 + 20·0.3 + 30·0.3 + 40·0.25 = 26.5

वर्गों का माध्य

E(X²) = 100·0.15 + 400·0.3 + 900·0.3 + 1600·0.25 = 805

प्रसरण

Var(X) = 805 − 26.5² = 102.8
σ = √102.8 = 10.14

उत्तर

σ = 10.14
12.प्रायिकता

उत्तर: P = 0.3355

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।

द्विपद सूत्र

P(X = 1) = 8·0.21·0.87 = 8·0.2·0.2097 = 0.3355

उत्तर

P = 0.3355
13.प्रसामान्य बंटन

उत्तर: z = 2.07

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 + 0.9615)/2 = 0.9808

z-सारणी को उलटा पढ़ें

सारणी के भीतर 0.9808 खोजें और z पढ़ें।

z = 2.07

उत्तर

z = 2.07
14.प्रसामान्य बंटन

उत्तर: x = 27.95 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) = 0.25 → z = −0.6745

वापस x पर

x = 32 + −0.6745·6 = 27.95 min

उत्तर

x = 27.95 min
15.विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: निचली सीमा = −3.973 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 = 8, t = 2.306

त्रुटि सीमा

E = 2.306·6.6/√9 = 5.073

अंतराल

1.1 ± 5.073 → [−3.973, 6.173]

उत्तर

निचली सीमा = −3.973 mmHg
16.विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: ऊपरी सीमा = −5.612 kg

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.

संयुक्त मानक विचलन

sp² = (5·8.5² + 24·1²)/29 = 13.28
sp = 3.645

त्रुटि सीमा

E = 2.045·3.645·√(1/6 + 1/25) = 3.388

अंतराल

−9 ± 3.388 → [−12.39, −5.612]

उत्तर

ऊपरी सीमा = −5.612 kg
17.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: t = 2.9

माध्य का परीक्षण: परीक्षण सांख्यिकी मापती है कि प्रतिदर्श माध्य H₀ में दावा किए गए मान से कितनी मानक त्रुटियाँ दूर है: σ ज्ञात हो तो z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n), प्रतिदर्श से अनुमानित हो तो t = (x̄ − μ₀)/(s/√n)। विश्वास्यता अंतराल x̄ ± (क्रांतिक मान)·(मानक त्रुटि) है।

मानक त्रुटि

SE = 4/√100 = 4/10 = 0.4

परीक्षण सांख्यिकी

t = (76.16 − 75)/0.4 = 2.9

उत्तर

t = 2.9
t0.025; df = 99 = 1.984

|t| > 1.984, इसलिए H₀ को 5% स्तर पर अस्वीकार किया जाता है (द्विपक्षीय)।

18.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतराल

उत्तर: z = 1.322

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 = 75/150 = 0.5
p̂₂ = 108/250 = 0.432
p̂ = 183/400 = 0.4575

H₀ के अंतर्गत मानक त्रुटि

SE = √(0.4575·0.5425·(1/150 + 1/250)) = 0.05145

परीक्षण सांख्यिकी

z = (0.5 − 0.432)/0.05145 = 1.322

उत्तर

z = 1.322

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

19.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंध

उत्तर: r² = 0.9845

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 = 889/6 = 148.2

वर्गों और गुणनफलों के योग

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 1016
Syy = Σ(y − ȳ)² = 6651

निर्धारण गुणांक

r² = 1016²/(157.5·6651) = 0.9845

उत्तर

r² = 0.9845

y के विचरण का लगभग 98.45% रेखा द्वारा स्पष्ट होता है।

20.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंध

उत्तर: e = −4

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 = 138/6 = 23

वर्गों और गुणनफलों के योग

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −31

समाश्रयण रेखा

b = −31/17.5 = −1.771
a = 23 − (−1.771)·3.5 = 29.2
ŷ = 29.2 − 1.771·x

पूर्वानुमानित मान

ŷ = 29.2 + (−1.771)·3.5 = 23

अवशिष्ट

e = 19 − 23 = −4

उत्तर

e = −4

बिंदु रेखा के नीचे है।

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