बिहार बोर्ड (BSEB) कक्षा 10 गणित
अध्याय 14: सांख्यिकी (Statistics) — सम्पूर्ण प्रश्नावली 14.1, 14.2 एवं 14.3 हल सहित
सांख्यिकी बिहार बोर्ड मैट्रिक परीक्षा के लिए एक अत्यंत महत्वपूर्ण अध्याय है। इससे वस्तुनिष्ठ (Objective) और दीर्घ उत्तरीय (Long Answer) दोनों प्रकार के प्रश्न पूछे जाते हैं।
- वर्ग चिह्न (Class Mark, xi): xi = ऊपरी सीमा + निचली सीमा2
- प्रत्यक्ष विधि से माध्य (Mean by Direct Method): x̄ = ∑ fi xi∑ fi
- कल्पित माध्य विधि (Assumed Mean Method): x̄ = a + ∑ fi di∑ fi (जहाँ di = xi - a)
- पद-विचलन विधि (Step-Deviation Method): x̄ = a + ∑ fi ui∑ fi × h (जहाँ ui = xi - ah)
- बहुलक (Mode): बहुलक = l + f1 - f02f1 - f0 - f2 × h
- माध्यक (Median): माध्यक = l + n2 - cff × h
- अनुभवजन्य सम्बंध (Empirical Formula): 3 माध्यक = बहुलक + 2 माध्य
चूँकि वर्ग चिह्न (xi) तथा बारंबारता (fi) के मान बहुत छोटे हैं, इसलिए प्रत्यक्ष विधि (Direct Method) सबसे उपयुक्त है।
| पौधों की संख्या (वर्ग अंतराल) | घरों की संख्या (fi) | वर्ग चिह्न (xi) | fi xi |
|---|---|---|---|
| 0 - 2 | 1 | 1 | 1 |
| 2 - 4 | 2 | 3 | 6 |
| 4 - 6 | 1 | 5 | 5 |
| 6 - 8 | 5 | 7 | 35 |
| 8 - 10 | 6 | 9 | 54 |
| 10 - 12 | 2 | 11 | 22 |
| 12 - 14 | 3 | 13 | 39 |
| योग (Total) | ∑ fi = 20 | — | ∑ fi xi = 162 |
माध्य (x̄) = ∑ fi xi∑ fi = 16220 = 8.1
यहाँ वर्ग माप h = 20 है। कल्पित माध्य a = 150 लेते हैं। हम पद-विचलन विधि का उपयोग करेंगे (ui = (xi - 150)/20):
| दैनिक मज़दूरी (₹) | श्रमिकों की संख्या (fi) | वर्ग चिह्न (xi) | ui = (xi - 150)/20 | fi ui |
|---|---|---|---|---|
| 100 - 120 | 12 | 110 | -2 | -24 |
| 120 - 140 | 14 | 130 | -1 | -14 |
| 140 - 160 | 8 | 150 (a) | 0 | 0 |
| 160 - 180 | 6 | 170 | 1 | 6 |
| 180 - 200 | 10 | 190 | 2 | 20 |
| योग | ∑ fi = 50 | — | — | ∑ fi ui = -12 |
सूत्र: x̄ = a + ∑ fi ui∑ fi × h
x̄ = 150 + -1250 × 20 = 150 - 24050 = 150 - 4.80 = 145.20
दिया गया है: माध्य (x̄) = 18। कल्पित माध्य a = 18 लेते हैं (di = xi - 18):
| दैनिक जेब भत्ता (₹) | बच्चों की संख्या (fi) | वर्ग चिह्न (xi) | di = xi - 18 | fi di |
|---|---|---|---|---|
| 11 - 13 | 7 | 12 | -6 | -42 |
| 13 - 15 | 6 | 14 | -4 | -24 |
| 15 - 17 | 9 | 16 | -2 | -18 |
| 17 - 19 | 13 | 18 (a) | 0 | 0 |
| 19 - 21 | f | 20 | 2 | 2f |
| 21 - 23 | 5 | 22 | 4 | 20 |
| 23 - 25 | 4 | 24 | 6 | 24 |
| योग | ∑ fi = 44 + f | — | — | ∑ fi di = 2f - 40 |
माध्य x̄ = a + ∑ fi di∑ fi
18 = 18 + 2f - 4044 + f
0 = 2f - 4044 + f ⟹ 2f - 40 = 0 ⟹ 2f = 40 ⟹ f = 20
यहाँ वर्ग माप h = 3 है। कल्पित माध्य a = 75.5 लेते हैं। पद-विचलन विधि (ui = (xi - 75.5)/3):
| हृदय स्पंदन प्रति मिनट | महिलाओं की संख्या (fi) | वर्ग चिह्न (xi) | ui | fi ui |
|---|---|---|---|---|
| 65 - 68 | 2 | 66.5 | -3 | -6 |
| 68 - 71 | 4 | 69.5 | -2 | -8 |
| 71 - 74 | 3 | 72.5 | -1 | -3 |
| 74 - 77 | 8 | 75.5 (a) | 0 | 0 |
| 77 - 80 | 7 | 78.5 | 1 | 7 |
| 80 - 83 | 4 | 81.5 | 2 | 8 |
| 83 - 86 | 2 | 84.5 | 3 | 6 |
| योग | ∑ fi = 30 | — | — | ∑ fi ui = 4 |
x̄ = a + ∑ fi ui∑ fi × h = 75.5 + 430 × 3 = 75.5 + 0.4 = 75.9
वर्ग अंतराल असतत (discontinuous) हैं (50-52, 53-55,...)। इन्हें सतत बनाने पर (49.5-52.5, 52.5-55.5,...), वर्ग माप h = 3 प्राप्त होता है।
माना कल्पित माध्य a = 57, h = 3:
| आमों की संख्या | पेटियों की संख्या (fi) | वर्ग चिह्न (xi) | ui = (xi - 57)/3 | fi ui |
|---|---|---|---|---|
| 50 - 52 | 15 | 51 | -2 | -30 |
| 53 - 55 | 110 | 54 | -1 | -110 |
| 56 - 58 | 135 | 57 (a) | 0 | 0 |
| 59 - 61 | 115 | 60 | 1 | 115 |
| 62 - 64 | 25 | 63 | 2 | 50 |
| योग | ∑ fi = 400 | — | — | ∑ fi ui = 25 |
x̄ = a + ∑ fi ui∑ fi × h = 57 + 25400 × 3 = 57 + 75400 = 57 + 0.1875 ≈ 57.19
यहाँ a = 225 और h = 50 लेकर पद-विचलन विधि का प्रयोग करते हैं:
| दैनिक व्यय (₹) | परिवारों की संख्या (fi) | वर्ग चिह्न (xi) | ui = (xi - 225)/50 | fi ui |
|---|---|---|---|---|
| 100 - 150 | 4 | 125 | -2 | -8 |
| 150 - 200 | 5 | 175 | -1 | -5 |
| 200 - 250 | 12 | 225 (a) | 0 | 0 |
| 250 - 300 | 2 | 275 | 1 | 2 |
| 300 - 350 | 2 | 325 | 2 | 4 |
| योग | ∑ fi = 25 | — | — | ∑ fi ui = -7 |
x̄ = 225 + -725 × 50 = 225 - 14 = 211
यहाँ प्रत्यक्ष विधि का प्रयोग सुविधाजनक है:
| SO2 की सांद्रता | बारंबारता (fi) | वर्ग चिह्न (xi) | fi xi |
|---|---|---|---|
| 0.00 - 0.04 | 4 | 0.02 | 0.08 |
| 0.04 - 0.08 | 9 | 0.06 | 0.54 |
| 0.08 - 0.12 | 9 | 0.10 | 0.90 |
| 0.12 - 0.16 | 2 | 0.14 | 0.28 |
| 0.16 - 0.20 | 4 | 0.18 | 0.72 |
| 0.20 - 0.24 | 2 | 0.22 | 0.44 |
| योग | ∑ fi = 30 | — | ∑ fi xi = 2.96 |
x̄ = ∑ fi xi∑ fi = 2.9630 ≈ 0.0986 ppm ≈ 0.099 ppm
ध्यान दें कि यहाँ वर्ग अंतराल समान चौड़ाई के नहीं हैं (वर्ग माप क्रमशः 6, 4, 4, 6, 8, 10, 2 हैं)। अतः हम प्रत्यक्ष विधि का उपयोग करेंगे:
| दिनों की संख्या | विद्यार्थियों की संख्या (fi) | वर्ग चिह्न (xi) | fi xi |
|---|---|---|---|
| 0 - 6 | 11 | 3 | 33 |
| 6 - 10 | 10 | 8 | 80 |
| 10 - 14 | 7 | 12 | 84 |
| 14 - 20 | 4 | 17 | 68 |
| 20 - 28 | 4 | 24 | 96 |
| 28 - 38 | 3 | 33 | 99 |
| 38 - 40 | 1 | 39 | 39 |
| योग | ∑ fi = 40 | — | ∑ fi xi = 499 |
x̄ = ∑ fi xi∑ fi = 49940 = 12.475 ≈ 12.48 दिन
यहाँ a = 70 तथा h = 10 लेकर पद-विचलन विधि लागू करते हैं:
| साक्षरता दर (% में) | नगरों की संख्या (fi) | वर्ग चिह्न (xi) | ui = (xi - 70)/10 | fi ui |
|---|---|---|---|---|
| 45 - 55 | 3 | 50 | -2 | -6 |
| 55 - 65 | 10 | 60 | -1 | -10 |
| 65 - 75 | 11 | 70 (a) | 0 | 0 |
| 75 - 85 | 8 | 80 | 1 | 8 |
| 85 - 95 | 3 | 90 | 2 | 6 |
| योग | ∑ fi = 35 | — | — | ∑ fi ui = -2 |
x̄ = a + ∑ fi ui∑ fi × h = 70 + -235 × 10 = 70 - 2035 = 70 - 0.57 = 69.43%
1. बहुलक (Mode) की गणना:
अधिकतम बारंबारता 23 है, जो वर्ग 35-45 के संगत है। अतः बहुलक वर्ग = 35 - 45
यहाँ l = 35, f1 = 23, f0 = 21, f2 = 14, h = 10
बहुलक = l + f1 - f02f1 - f0 - f2 × h
बहुलक = 35 + 23 - 212(23) - 21 - 14 × 10 = 35 + 246 - 35 × 10 = 35 + 2011 = 35 + 1.82 = 36.82 वर्ष
2. माध्य (Mean) की गणना: (a = 30, h = 10)
| आयु (वर्षों में) | रोगियों की संख्या (fi) | xi | ui = (xi - 30)/10 | fi ui |
|---|---|---|---|---|
| 5 - 15 | 6 | 10 | -2 | -12 |
| 15 - 25 | 11 | 20 | -1 | -11 |
| 25 - 35 | 21 | 30 (a) | 0 | 0 |
| 35 - 45 | 23 | 40 | 1 | 23 |
| 45 - 55 | 14 | 50 | 2 | 28 |
| 55 - 65 | 5 | 60 | 3 | 15 |
| योग | ∑ fi = 80 | — | — | ∑ fi ui = 43 |
x̄ = 30 + 4380 × 10 = 30 + 5.375 ≈ 35.38 वर्ष
तुलना व व्याख्या: अस्पताल में भर्ती होने वाले अधिकतम रोगियों की आयु लगभग 36.82 वर्ष (बहुलक) है, जबकि सभी रोगियों की औसत आयु 35.38 वर्ष (माध्य) है।
सारणी में अधिकतम बारंबारता 61 है, जो वर्ग 60 - 80 के अंतर्गत है।
अतः बहुलक वर्ग = 60 - 80
यहाँ l = 60, f1 = 61, f0 = 52, f2 = 38, h = 20
सूत्र: बहुलक = l + f1 - f02f1 - f0 - f2 × h
बहुलक = 60 + 61 - 522(61) - 52 - 38 × 20
= 60 + 9122 - 90 × 20 = 60 + 18032 = 60 + 5.625 = 65.625 घंटे
1. बहुलक (Mode):
अधिकतम बारंबारता = 40, अतः बहुलक वर्ग = 1500 - 2000
यहाँ l = 1500, f1 = 40, f0 = 24, f2 = 33, h = 500
बहुलक = 1500 + 40 - 242(40) - 24 - 33 × 500 = 1500 + 16 × 50080 - 57 = 1500 + 800023 ≈ 1500 + 347.83 = ₹ 1847.83
2. माध्य (Mean): (a = 2750, h = 500 लेकर)
| मासिक व्यय (₹) | परिवारों की संख्या (fi) | xi | ui | fi ui |
|---|---|---|---|---|
| 1000 - 1500 | 24 | 1250 | -3 | -72 |
| 1500 - 2000 | 40 | 1750 | -2 | -80 |
| 2000 - 2500 | 33 | 2250 | -1 | -33 |
| 2500 - 3000 | 28 | 2750 (a) | 0 | 0 |
| 3000 - 3500 | 30 | 3250 | 1 | 30 |
| 3500 - 4000 | 22 | 3750 | 2 | 44 |
| 4000 - 4500 | 16 | 4250 | 3 | 48 |
| 4500 - 5000 | 7 | 4750 | 4 | 28 |
| योग | ∑ fi = 200 | — | — | ∑ fi ui = -35 |
x̄ = 2750 + -35200 × 500 = 2750 - 1752 = 2750 - 87.50 = ₹ 2662.50
1. बहुलक (Mode):
अधिकतम बारंबारता = 10, अतः बहुलक वर्ग = 30 - 35
l = 30, f1 = 10, f0 = 9, f2 = 3, h = 5
बहुलक = 30 + 10 - 92(10) - 9 - 3 × 5 = 30 + 18 × 5 = 30 + 0.625 = 30.63
2. माध्य (Mean): (a = 32.5, h = 5)
| प्रति शिक्षक विद्यार्थी | क्षेत्रों की संख्या (fi) | xi | ui | fi ui |
|---|---|---|---|---|
| 15 - 20 | 3 | 17.5 | -3 | -9 |
| 20 - 25 | 8 | 22.5 | -2 | -16 |
| 25 - 30 | 9 | 27.5 | -1 | -9 |
| 30 - 35 | 10 | 32.5 (a) | 0 | 0 |
| 35 - 40 | 3 | 37.5 | 1 | 3 |
| 40 - 45 | 0 | 42.5 | 2 | 0 |
| 45 - 50 | 0 | 47.5 | 3 | 0 |
| 50 - 55 | 2 | 52.5 | 4 | 8 |
| योग | ∑ fi = 35 | — | — | ∑ fi ui = -23 |
x̄ = 32.5 + -2335 × 5 = 32.5 - 237 = 32.5 - 3.285 ≈ 29.22
अधिकतम बारंबारता = 18 है, जो वर्ग 4000 - 5000 की है।
अतः बहुलक वर्ग = 4000 - 5000
यहाँ l = 4000, f1 = 18, f0 = 4, f2 = 9, h = 1000
बहुलक = l + f1 - f02f1 - f0 - f2 × h
बहुलक = 4000 + 18 - 42(18) - 4 - 9 × 1000
= 4000 + 1436 - 13 × 1000 = 4000 + 1400023 ≈ 4000 + 608.695 = 4608.7 रन
अधिकतम बारंबारता = 20, अतः बहुलक वर्ग = 40 - 50
यहाँ l = 40, f1 = 20, f0 = 12, f2 = 11, h = 10
बहुलक = 40 + 20 - 122(20) - 12 - 11 × 10 = 40 + 840 - 23 × 10 = 40 + 8017 ≈ 40 + 4.71 = 44.7 कारें
| मासिक खपत (इकाई) | उपभोक्ता (fi) | संचयी बारंबारता (cf) | xi | ui = (xi-135)/20 | fi ui |
|---|---|---|---|---|---|
| 65 - 85 | 4 | 4 | 75 | -3 | -12 |
| 85 - 105 | 5 | 9 | 95 | -2 | -10 |
| 105 - 125 | 13 | 22 | 115 | -1 | -13 |
| 125 - 145 | 20 | 42 | 135 (a) | 0 | 0 |
| 145 - 165 | 14 | 56 | 155 | 1 | 14 |
| 165 - 185 | 8 | 64 | 175 | 2 | 16 |
| 185 - 205 | 4 | 68 | 195 | 3 | 12 |
| योग | n = 68 | — | — | — | ∑ fi ui = 7 |
1. माध्यक (Median):
n/2 = 68/2 = 34। यह संचयी बारंबारता 42 के अंतर्गत आता है।
अतः माध्यक वर्ग = 125 - 145
यहाँ l = 125, n/2 = 34, cf = 22, f = 20, h = 20
माध्यक = l + n2 - cff × h = 125 + 34 - 2220 × 20 = 125 + 12 = 137 इकाई
2. माध्य (Mean):
x̄ = a + ∑ fi uin × h = 135 + 768 × 20 = 135 + 2.06 = 137.06 इकाई
3. बहुलक (Mode):
अधिकतम बारंबारता = 20 (वर्ग 125 - 145)
बहुलक = 125 + 20 - 132(20) - 13 - 14 × 20 = 125 + 7 × 2013 = 125 + 10.77 = 135.77 इकाई
| वर्ग अंतराल | बारंबारता (f) | संचयी बारंबारता (cf) |
|---|---|---|
| 0 - 10 | 5 | 5 |
| 10 - 20 | x | 5 + x |
| 20 - 30 | 20 | 25 + x |
| 30 - 40 | 15 | 40 + x |
| 40 - 50 | y | 40 + x + y |
| 50 - 60 | 5 | 45 + x + y |
| योग | n = 60 | — |
दिया है: कुल बारंबारता n = 60
⟹ 45 + x + y = 60 ⟹ x + y = 15 --- (समीकरण 1)
चूँकि माध्यक = 28.5 है, जो वर्ग 20 - 30 में स्थित है।
अतः माध्यक वर्ग = 20 - 30
यहाँ l = 20, f = 20, cf = 5 + x, h = 10, n/2 = 30
माध्यक = l + n2 - cff × h
28.5 = 20 + 30 - (5 + x)20 × 10
28.5 - 20 = 25 - x2
8.5 × 2 = 25 - x ⟹ 17 = 25 - x ⟹ x = 8
समीकरण (1) में x का मान रखने पर:
8 + y = 15 ⟹ y = 7
प्रश्न में "से कम" प्रकार की संचयी बारंबारता दी गई है। सर्वप्रथम हम वर्ग अंतराल और साधारण बारंबारता ज्ञात करते हैं:
| आयु (वर्षों में) | पॉलिसी धारक (cf) | बारंबारता (f) |
|---|---|---|
| 18 - 20 | 2 | 2 |
| 20 - 25 | 6 | 6 - 2 = 4 |
| 25 - 30 | 24 | 24 - 6 = 18 |
| 30 - 35 | 45 | 45 - 24 = 21 |
| 35 - 40 | 78 | 78 - 45 = 33 |
| 40 - 45 | 89 | 89 - 78 = 11 |
| 45 - 50 | 92 | 92 - 89 = 3 |
| 50 - 55 | 98 | 98 - 92 = 6 |
| 55 - 60 | 100 | 100 - 98 = 2 |
कुल n = 100 ⟹ n/2 = 50। संचयी बारंबारता 78 वर्ग 35 - 40 में पड़ती है।
अतः माध्यक वर्ग = 35 - 40
l = 35, n/2 = 50, cf = 45, f = 33, h = 5
माध्यक = 35 + 50 - 4533 × 5 = 35 + 2533 = 35 + 0.76 = 35.76 वर्ष
वर्ग अंतराल असतत हैं। प्रत्येक निचली सीमा में 0.5 घटाकर और ऊपरी सीमा में 0.5 जोड़कर इन्हें सतत बनाते हैं:
| लंबाई (mm में) | पत्तियों की संख्या (f) | संचयी बारंबारता (cf) |
|---|---|---|
| 117.5 - 126.5 | 3 | 3 |
| 126.5 - 135.5 | 5 | 8 |
| 135.5 - 144.5 | 9 | 17 |
| 144.5 - 153.5 | 12 | 29 |
| 153.5 - 162.5 | 5 | 34 |
| 162.5 - 171.5 | 4 | 38 |
| 171.5 - 180.5 | 2 | 40 |
यहाँ n = 40 ⟹ n/2 = 20। संचयी बारंबारता 29 वर्ग 144.5 - 153.5 में है।
l = 144.5, cf = 17, f = 12, h = 9
माध्यक = 144.5 + 20 - 1712 × 9 = 144.5 + 3 × 912 = 144.5 + 2.25 = 146.75 mm
| जीवन काल (घंटों में) | लैंपों की संख्या (f) | संचयी बारंबारता (cf) |
|---|---|---|
| 1500 - 2000 | 14 | 14 |
| 2000 - 2500 | 56 | 70 |
| 2500 - 3000 | 60 | 130 |
| 3000 - 3500 | 86 | 216 |
| 3500 - 4000 | 74 | 290 |
| 4000 - 4500 | 62 | 352 |
| 4500 - 5000 | 48 | 400 |
यहाँ n = 400 ⟹ n/2 = 200। संचयी बारंबारता 216 वर्ग 3000 - 3500 में है।
l = 3000, n/2 = 200, cf = 130, f = 86, h = 500
माध्यक = 3000 + 200 - 13086 × 500 = 3000 + 70 × 50086 = 3000 + 3500086 ≈ 3000 + 406.98 = 3406.98 घंटे
| अक्षरों की संख्या | fi | cf | xi | fi xi |
|---|---|---|---|---|
| 1 - 4 | 6 | 6 | 2.5 | 15.0 |
| 4 - 7 | 30 | 36 | 5.5 | 165.0 |
| 7 - 10 | 40 | 76 | 8.5 | 340.0 |
| 10 - 13 | 16 | 92 | 11.5 | 184.0 |
| 13 - 16 | 4 | 96 | 14.5 | 58.0 |
| 16 - 19 | 4 | 100 | 17.5 | 70.0 |
| योग | n = 100 | — | — | ∑ fi xi = 832 |
1. माध्यक (Median):
n/2 = 50। माध्यक वर्ग = 7 - 10 (l = 7, cf = 36, f = 40, h = 3)
माध्यक = 7 + 50 - 3640 × 3 = 7 + 14 × 340 = 7 + 1.05 = 8.05
2. माध्य (Mean):
x̄ = ∑ fi xi∑ fi = 832100 = 8.32
3. बहुलक (Mode):
अधिकतम बारंबारता = 40 (वर्ग 7 - 10)
l = 7, f1 = 40, f0 = 30, f2 = 16, h = 3
बहुलक = 7 + 40 - 302(40) - 30 - 16 × 3 = 7 + 10 × 380 - 46 = 7 + 3034 = 7 + 0.88 = 7.88
| भार (किग्रा में) | विद्यार्थियों की संख्या (f) | संचयी बारंबारता (cf) |
|---|---|---|
| 40 - 45 | 2 | 2 |
| 45 - 50 | 3 | 5 |
| 50 - 55 | 8 | 13 |
| 55 - 60 | 6 | 19 |
| 60 - 65 | 6 | 25 |
| 65 - 70 | 3 | 28 |
| 70 - 75 | 2 | 30 |
यहाँ n = 30 ⟹ n/2 = 15। संचयी बारंबारता 19 वर्ग 55 - 60 के अंतर्गत आती है।
अतः माध्यक वर्ग = 55 - 60
l = 55, n/2 = 15, cf = 13, f = 6, h = 5
सूत्र: माध्यक = l + n2 - cff × h
माध्यक = 55 + 15 - 136 × 5 = 55 + 2 × 56 = 55 + 106 = 55 + 1.67 = 56.67 किग्रा
💡 बिहार बोर्ड मैट्रिक परीक्षा उपयोगी टिप्स (Exam Special Tips)
- अज्ञात बारंबारता (x और y): प्रश्नावली 14.3 का प्रश्न 2 बोर्ड परीक्षा में बार-बार 5 अंक में पूछा जाता है। इसे कम-से-कम 2-3 बार हल करके अभ्यास करें।
- असतत वर्ग अंतराल: जब वर्ग अंतराल 118-126, 127-135 प्रकार के हों, तो 0.5 घटाकर और जोड़कर सतत (continuous) बनाना न भूलें, अन्यथा उत्तर गलत हो जाएगा।
- संचयी बारंबारता में सावधानी: माध्यक निकालते समय सूत्र में प्रयुक्त 'cf' माध्यक वर्ग से ठीक पहले वाले वर्ग की संचयी बारंबारता होती है, जबकि 'f' माध्यक वर्ग की बारंबारता होती है।
- अनुभवजन्य सम्बंध:
3 × माध्यक = बहुलक + 2 × माध्यपर हर वर्ष 1 अंक का वस्तुनिष्ठ (MCQ) प्रश्न पूछा जाता है।
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