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%
मनोविज्ञान के लिए शोध विधियाँ और सांख्यिकी: क्रैम पैक
सूत्र-पत्रक, हर विषय के मुख्य विधि-चरण और 16 अभ्यास प्रश्न, पूरे हल पीछे दिए गए हैं।
1सूत्र और विधियाँ
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
- मान को z-स्कोर में बदलें: z = (x − μ)/σ।
- Φ(z) देखें, जो z के बाईं ओर का क्षेत्रफल है।
- दाईं ओर के क्षेत्रफल के लिए 1 − Φ(z) लें; किसी अंतराल के लिए दोनों बाएँ क्षेत्रफल घटाएँ।
- 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
- z (समष्टि σ ज्ञात) और t (केवल प्रतिदर्श s, n − 1 स्वातंत्र्य कोटि के साथ) में से चुनें।
- विश्वास्यता स्तर के लिए क्रांतिक मान ज्ञात करें।
- त्रुटि सीमा: E = क्रांतिक मान × मानक विचलन/√n।
- 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
- H₀ और H₁ बताएँ और तय करें कि परीक्षण एकपक्षीय है या द्विपक्षीय।
- परीक्षण प्रतिदर्शज निकालें: (x̄ − μ₀)/(σ/√n), या s और t के साथ।
- क्रांतिक मान से तुलना करें, या p-मान ज्ञात करें।
- 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
काई-वर्ग परीक्षण
- परीक्षण सांख्यिकी
- χ² = Σ(O − E)²/E
- समंजन सुष्ठुता
- E = n·p, df = k − 1 − (estimated parameters)
- स्वतंत्रता
- E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
- क्रांतिक मान (α = 0.05)
- df 1: 3.841, 2: 5.991, 3: 7.815, 4: 9.488
- निर्णय
- यदि χ² > χ²crit हो तो H0 अस्वीकार करें
2अभ्यास प्रश्न
1.मनोविज्ञान में अनुसंधान विधियाँमध्यम
एक परीक्षण इतना आसान है कि लगभग सभी प्रतिभागी अधिकतम के पास अंक लाते हैं। इसे क्या कहते हैं?
- Aक्रम प्रभाव
- Bतल प्रभाव (floor effect)
- Cछत प्रभाव (ceiling effect)
- Dअभ्यास प्रभाव
2.मनोविज्ञान में अनुसंधान विधियाँकठिन
एक 2 × 3 क्रमगुणित (factorial) ANOVA दिखाता है कि एक दवा युवा वयस्कों में स्मृति सुधारती है पर बुज़ुर्गों में नहीं। क्या पाया गया है?
- Aदवा और आयु के बीच अन्योन्यक्रिया (interaction)
- Bकेवल आयु का मुख्य प्रभाव
- Cप्रकार I त्रुटि
- Dतल प्रभाव
3.वर्णनात्मक सांख्यिकीमध्यम
आँकड़ों का प्रतिदर्श मानक विचलन s ज्ञात करें: 55, 60, 30, 46, 17, 34।
n = 6
s =
4.वर्णनात्मक सांख्यिकीकठिन
एक राशि माध्य 70 और मानक विचलन 15 के साथ प्रसामान्य रूप से वितरित है। मानों का कितना अनुपात P 88.75 से अधिक है?
μ = 70σ = 15x = 88.75
P =
5.प्रायिकतामध्यम
एक थैले में 5 लाल और 5 नीली गेंदें हैं। आप पहली को वापस रखे बिना दो गेंदें निकालते हैं। दोनों के लाल होने की प्रायिकता P क्या है?
5 / 5
P =
6.प्रायिकताकठिन
एक खेल खेलने का मूल्य €10 है। आप प्रायिकता 0.15 से €40 जीतते हैं और प्रायिकता 0.05 से €500; अन्यथा आप कुछ नहीं जीतते। दाँव की राशि लौटाई नहीं जाती। प्रति खेल प्रत्याशित शुद्ध लाभ E(G) ज्ञात कीजिए।
दाँव = €10€40: p = 0.15€500: p = 0.05
E(G) = €
7.प्रसामान्य बंटनमध्यम
बोल्ट के द्रव्यमान स्वतंत्र और प्रसामान्य हैं, जिनका माध्य 40 g और मानक विचलन 1.2 g है। प्रायिकता P ज्ञात कीजिए कि उनमें से 16 का कुल द्रव्यमान 649.6 g से कम है। z को दो दशमलव तक पूर्णांकित करें।
μ = 40 gσ = 1.2 gn = 16< 649.6 g
P =
8.प्रसामान्य बंटनकठिन
थैलों के भार माध्य 250 g और मानक विचलन 5 g के साथ प्रसामान्य रूप से वितरित हैं। वह मान x ज्ञात कीजिए जिसके नीचे इनमें से 80% आते हैं (80वाँ शततमक)।
μ = 250σ = 5P = 80%
x = g
9.विश्वास्यता अंतरालमध्यम
ज्ञात σ और 100 प्रेक्षणों पर आधारित माध्य के 99% विश्वास्यता अंतराल की त्रुटि सीमा 8.5 है। उन्हीं आँकड़ों से 90% अंतराल की त्रुटि सीमा E₂ क्या है?
99%n₁ = 100E₁ = 8.590%
E₂ =
10.विश्वास्यता अंतरालकठिन
समष्टि मानक विचलन 7 है। कितने बड़े प्रतिदर्श n की आवश्यकता है ताकि माध्य के 99% विश्वास्यता अंतराल की त्रुटि सीमा अधिकतम 2 हो?
σ = 7E = 299%
n =
11.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतरालमध्यम
25 छात्रों के प्रतिदर्श का माध्य अंक 114.6 और प्रतिदर्श मानक विचलन 15 है। H₀: μ = 120 के लिए परीक्षण सांख्यिकी t ज्ञात करें।
μ₀ = 120x̄ = 114.6s = 15n = 25
t =
12.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतरालकठिन
36 मापों के प्रतिदर्श का माध्य 197 है। समष्टि मानक विचलन 10 है। माध्य के 90% विश्वास्यता अंतराल की ऊपरी सीमा U ज्ञात करें।
x̄ = 197σ = 10n = 3690%
U =
13.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंधमध्यम
तालिका x = °C में तापमान और y = बिकी आइसक्रीम के 6 युग्मित प्रेक्षण देती है। पियर्सन सहसंबंध गुणांक r ज्ञात कीजिए।
n = 6
r =
14.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंधकठिन
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 (2.5, 27) लिया गया है। इसका अवशिष्ट e = y − ŷ ज्ञात कीजिए।
n = 6(2.5, 27)
e =
15.काई-वर्ग परीक्षणमध्यम
आसंग तालिका प्रेक्षित गणनाएँ दिखाती है। पंक्ति और स्तंभ चरों के बीच स्वतंत्रता के परीक्षण के लिए काई-वर्ग प्रतिदर्शज χ² निकालिए। सांतत्य संशोधन का उपयोग न करें।
N = 1602 × 3
χ² =
16.काई-वर्ग परीक्षणकठिन
3 पंक्तियों और 6 स्तंभों (योगों को छोड़कर) वाली एक आसंग तालिका पर स्वतंत्रता का काई-वर्ग परीक्षण किया जाता है। तालिका का उपयोग करके सार्थकता स्तर α = 0.01 पर क्रांतिक मान χ²crit ज्ञात कीजिए।
α = 0.01
χ²crit =
3विलयन
1.मनोविज्ञान में अनुसंधान विधियाँ
उत्तर: C · छत प्रभाव (ceiling effect)
यह उत्तर क्यों है
छत प्रभाव स्थितियों के बीच अंतर छिपा देते हैं क्योंकि कोई अधिक अंक नहीं ला सकता। तल प्रभाव इसका उल्टा है, जब कार्य बहुत कठिन हो।
उत्तर
C · छत प्रभाव (ceiling effect)
2.मनोविज्ञान में अनुसंधान विधियाँ
उत्तर: A · दवा और आयु के बीच अन्योन्यक्रिया (interaction)
यह उत्तर क्यों है
अन्योन्यक्रिया तब होती है जब एक कारक का प्रभाव दूसरे के स्तरों पर भिन्न होता है। यहाँ दवा का प्रभाव आयु समूह पर निर्भर करता है।
उत्तर
A · दवा और आयु के बीच अन्योन्यक्रिया (interaction)
3.वर्णनात्मक सांख्यिकी
उत्तर: s = 16.28
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 = 242/6 = 40.33
विचलनों के वर्ग
Σ(x − x̄)² = 14.67² + 19.67² + (−10.33)² + 5.667² + (−23.33)² + (−6.333)² = 1325
मानक विचलन
s = √(1325/5) = 16.28
उत्तर
s = 16.28
4.वर्णनात्मक सांख्यिकी
उत्तर: P = 0.1056
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 = 1.25
मानक प्रसामान्य सारणी
Φ(1.25) = 0.8944
P = 1 − 0.8944 = 0.1056
उत्तर
P = 0.1056
5.प्रायिकता
उत्तर: P = 0.2222
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 = 5/10 · 4/9 = 20/90 = 0.2222
उत्तर
P = 0.2222
6.प्रायिकता
उत्तर: E(G) = 21 €
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।
शुद्ध परिणाम
G: 30 (p = 0.15), 490 (p = 0.05), −10 (p = 0.8)
प्रत्याशित मान
E(G) = 30·0.15 + 490·0.05 − 10·0.8 = 21 €
उत्तर
E(G) = 21 €
धनात्मक मान का अर्थ है कि औसतन आप पैसा जीतते हैं।
7.प्रसामान्य बंटन
उत्तर: P = 0.9772
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।
कुल का बंटन
μT = 640 g, σT = 1.2·√16 = 4.8 g
मानकीकृत करें
z = (649.6 − 640)/4.8 = 2
प्रायिकता
P = Φ(2) = 0.9772
उत्तर
P = 0.9772
8.प्रसामान्य बंटन
उत्तर: x = 254.2 g
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) = 0.8 → z = 0.8416
वापस x पर
x = 250 + 0.8416·5 = 254.21 g
उत्तर
x = 254.21 g
9.विश्वास्यता अंतराल
उत्तर: E₂ = 5.428
Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1.645 (90%), 1.96 (95%), 2.576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.
त्रुटि सीमाओं का अनुपात
E₂/E₁ = (1.645/2.576)·√(100/100) = 0.6386
नई त्रुटि सीमा
E₂ = 8.5·0.6386 = 5.428
उत्तर
E₂ = 5.428
10.विश्वास्यता अंतराल
उत्तर: n = 82
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 = (2.576·7/2)² = 81.29
ऊपर पूर्णांकित करें
प्रतिदर्श आकार एक पूर्ण संख्या है, और नीचे की ओर पूर्णांकन से सीमा बहुत बड़ी हो जाएगी।
n = 82
उत्तर
n = 82
11.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतराल
उत्तर: t = −1.8
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 = 15/√25 = 15/5 = 3
परीक्षण सांख्यिकी
t = (114.6 − 120)/3 = −1.8
उत्तर
t = −1.8
t0.025; df = 24 = 2.064
|t| < 2.064, इसलिए H₀ को 5% स्तर पर अस्वीकार नहीं किया जाता (द्विपक्षीय)।
12.परिकल्पना परीक्षण और विश्वास्यता अंतराल
उत्तर: U = 199.7
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।
त्रुटि सीमा
E = 1.645·10/√36 = 2.742
अंतराल सीमा
U = 197 + 2.742 = 199.7
उत्तर
U = 199.7
13.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंध
उत्तर: r = 0.9473
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 = 126/6 = 21
ȳ = 447/6 = 74.5
वर्गों और गुणनफलों के योग
Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 231
Syy = Σ(y − ȳ)² = 849.5
सहसंबंध गुणांक
r = 231/√(70·849.5) = 0.9473
उत्तर
r = 0.9473
14.रैखिक समाश्रयण और सहसंबंध
उत्तर: e = 3.467
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 = 134/6 = 22.33
वर्गों और गुणनफलों के योग
Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −21
समाश्रयण रेखा
b = −21/17.5 = −1.2
a = 22.33 − (−1.2)·3.5 = 26.53
ŷ = 26.53 − 1.2·x
पूर्वानुमानित मान
ŷ = 26.53 + (−1.2)·2.5 = 23.53
अवशिष्ट
e = 27 − 23.53 = 3.467
उत्तर
e = 3.467
बिंदु रेखा के ऊपर है।
15.काई-वर्ग परीक्षण
उत्तर: χ² = 39.22
काई-वर्ग परीक्षण: प्रेक्षित गणनाओं O की तुलना H₀ के अंतर्गत अपेक्षित गणनाओं E से χ² = Σ(O − E)²/E द्वारा करें। समंजन सुष्ठुता: हर श्रेणी के लिए E = n·p, df = k − 1 (आँकड़ों से आकलित हर प्राचल के लिए एक और कम)। r × c तालिका में स्वतंत्रता: E = पंक्ति योग × स्तंभ योग / कुल योग, df = (r − 1)(c − 1)। जब χ² चुने गए α के क्रांतिक मान से अधिक हो, तो H₀ अस्वीकार करें।
अपेक्षित गणनाएँ
शहरी: 100·32/160 = 20, 100·72/160 = 45, 100·56/160 = 35
ग्रामीण: 60·32/160 = 12, 60·72/160 = 27, 60·56/160 = 21
काई-वर्ग प्रतिदर्शज
χ² = (23 − 20)²/20 + (60 − 45)²/45 + (17 − 35)²/35 + (9 − 12)²/12 + (12 − 27)²/27 + (39 − 21)²/21
χ² = 39.22
उत्तर
χ² = 39.22
df = 2। α = 0.05 पर क्रांतिक मान 5.991 है, इसलिए H₀ (स्वतंत्रता) अस्वीकृत है।
16.काई-वर्ग परीक्षण
उत्तर: χ²crit = 23.21
काई-वर्ग परीक्षण: प्रेक्षित गणनाओं O की तुलना H₀ के अंतर्गत अपेक्षित गणनाओं E से χ² = Σ(O − E)²/E द्वारा करें। समंजन सुष्ठुता: हर श्रेणी के लिए E = n·p, df = k − 1 (आँकड़ों से आकलित हर प्राचल के लिए एक और कम)। r × c तालिका में स्वतंत्रता: E = पंक्ति योग × स्तंभ योग / कुल योग, df = (r − 1)(c − 1)। जब χ² चुने गए α के क्रांतिक मान से अधिक हो, तो H₀ अस्वीकार करें।
स्वातंत्र्य कोटि
df = (3 − 1)·(6 − 1) = 10
तालिका
χ²crit(df = 10, α = 0.01) = 23.209
उत्तर
χ²crit = 23.209
यदि परिकलित χ² इस मान से बड़ा है तो H₀ अस्वीकार करें।
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