कक्षा 10 गणित अध्याय 14: सांख्यिकी | नोट्स, प्रश्न-उत्तर व MCQ टेस्ट | Bihar Board
📚 अध्याय 14 : सांख्यिकी
📖 अध्याय 14 : सांख्यिकी — अध्ययन सामग्री
शुरुआत — सांख्यिकी क्या है और क्यों जरूरी है?
मैं जब भी यह अध्याय शुरू करता हूँ, छात्रों से एक सवाल पूछता हूँ—आपकी कक्षा में सबसे अधिक अंक किसके आए? इसका उत्तर देने के लिए सभी विद्यार्थियों के अंक देखने, उन्हें व्यवस्थित करने और फिर तुलना करने की जरूरत पड़ती है। आँकड़ों को इसी प्रकार व्यवस्थित करके उनसे निष्कर्ष निकालना सांख्यिकी कहलाता है।
सांख्यिकी (Statistics) गणित की वह शाखा है जिसमें आँकड़ों का संग्रह, वर्गीकरण, सारणी या ग्राफ के रूप में प्रस्तुतीकरण, विश्लेषण और उनसे निष्कर्ष निकालना सीखा जाता है। इस अध्याय में हम वर्गीकृत आँकड़ों के तीन प्रमुख मापक—माध्य, माध्यिका और बहुलक—ज्ञात करना सीखेंगे।
माध्य (Mean)
सभी मानों का योग करके कुल मानों की संख्या से भाग देने पर माध्य मिलता है। इसे सामान्य औसत भी कहते हैं।
माध्यिका (Median)
आँकड़ों को क्रम में रखने पर बीच में आने वाला मान माध्यिका कहलाता है। वर्गीकृत आँकड़ों में इसे सूत्र से ज्ञात करते हैं।
बहुलक (Mode)
वह मान या वर्ग जिसकी बारंबारता सबसे अधिक हो, बहुलक या बहुलक वर्ग कहलाता है।
बारंबारता (Frequency)
किसी मान या वर्ग में आने वाले प्रेक्षणों की संख्या उसकी बारंबारता है।
पहला कदम — वर्ग-अंतराल, वर्ग-चिह्न और बारंबारता
जब आँकड़ों की संख्या अधिक होती है, तो उन्हें छोटे-छोटे वर्ग-अंतरालों में बाँटकर बारंबारता सारणी बनाई जाती है। जैसे 0–10, 10–20 और 20–30। प्रत्येक वर्ग में कितने प्रेक्षण आते हैं, वही उसकी बारंबारता है।
वर्ग-चिह्न (xᵢ) = (निचली सीमा + ऊपरी सीमा) ÷ 2
कुल बारंबारता: N = Σfᵢ
हल उदाहरण 1
हल (कदम-दर-कदम):
- वर्ग-चिह्न का अर्थ है वर्ग-अंतराल का मध्य बिंदु।
- सूत्र लिखें: वर्ग-चिह्न = (निचली सीमा + ऊपरी सीमा) ÷ 2।
- वर्ग 20–30 के लिए: (20 + 30) ÷ 2 = 50 ÷ 2 = 25।
- वर्ग 30–40 के लिए: (30 + 40) ÷ 2 = 70 ÷ 2 = 35।
समावेशी वर्गों को सतत बनाना
यदि वर्ग 10–19, 20–29, 30–39 दिए हों, तो अंतर 20 − 19 = 1 है और उसका आधा 0.5 होगा। इसलिए वर्गों को 9.5–19.5, 19.5–29.5, 29.5–39.5 लिखा जाता है। 10–20, 20–30 जैसे सतत वर्गों में यह परिवर्तन नहीं करना चाहिए।
दूसरा कदम — माध्य की प्रत्यक्ष विधि (Direct Method)
प्रत्यक्ष विधि में प्रत्येक वर्ग-चिह्न xᵢ को उसकी बारंबारता fᵢ से गुणा करते हैं। सभी fᵢxᵢ का योग निकालकर कुल बारंबारता से भाग देते हैं।
माध्य x̄ = Σfᵢxᵢ ÷ Σfᵢ
xᵢ = वर्ग-चिह्न, fᵢ = बारंबारता और Σ = योग।
हल उदाहरण 2 — सारणी सहित
निम्न आँकड़ों का माध्य ज्ञात करें:
| वर्ग | fᵢ | xᵢ | fᵢxᵢ |
|---|---|---|---|
| 0–10 | 2 | 5 | 10 |
| 10–20 | 3 | 15 | 45 |
| 20–30 | 5 | 25 | 125 |
| 30–40 | 4 | 35 | 140 |
| योग | 14 | — | 320 |
हल (कदम-दर-कदम):
- सारणी में प्रत्येक वर्ग का मध्य बिंदु xᵢ दिया/निकाला गया है।
- हर वर्ग के लिए fᵢ × xᵢ करें; इससे क्रमशः 10, 45, 125 और 140 प्राप्त होते हैं।
- बारंबारताओं का योग लें: Σfᵢ = 2 + 3 + 5 + 4 = 14।
- गुणनफलों का योग लें: Σfᵢxᵢ = 10 + 45 + 125 + 140 = 320।
- सूत्र में रखें: x̄ = Σfᵢxᵢ ÷ Σfᵢ = 320 ÷ 14 = 22.857…
तीसरा कदम — कल्पित माध्य विधि (Assumed Mean Method)
जब वर्ग-चिह्न बड़े हों, तो गणना को सरल बनाने के लिए किसी सुविधाजनक वर्ग-चिह्न को कल्पित माध्य a मान लेते हैं। प्रत्येक वर्ग-चिह्न में से a घटाकर विचलन dᵢ निकालते हैं।
dᵢ = xᵢ − a
x̄ = a + (Σfᵢdᵢ ÷ Σfᵢ)
हल उदाहरण 3
दिया गया: कल्पित माध्य a = 25, Σfᵢdᵢ = 14 और कुल बारंबारता Σfᵢ = 7।
- सूत्र लिखें: x̄ = a + (Σfᵢdᵢ ÷ Σfᵢ)।
- दिए गए मान रखें: x̄ = 25 + (14 ÷ 7)।
- पहले भाग करें: 14 ÷ 7 = 2।
- अब जोड़ें: 25 + 2 = 27।
चौथा कदम — पग-विचलन विधि (Step-Deviation Method)
जब वर्ग-अंतराल समान हों और वर्ग-चिह्न बड़े हों, तब विचलन को वर्ग-माप h से भाग देकर छोटे मान uᵢ प्राप्त किए जाते हैं। इससे गुणा और जोड़ आसान हो जाते हैं।
uᵢ = (xᵢ − a) ÷ h
x̄ = a + h × (Σfᵢuᵢ ÷ Σfᵢ)
पाँचवाँ कदम — बहुलक (Mode)
बहुलक वर्ग वह वर्ग है जिसकी बारंबारता सबसे अधिक होती है। वर्गीकृत आँकड़ों का बहुलक निकालने के लिए पहले सबसे अधिक बारंबारता वाला वर्ग पहचानें, फिर उसमें और उसके आसपास के वर्गों की बारंबारता सूत्र में रखें।
बहुलक = l + [(f₁ − f₀) ÷ (2f₁ − f₀ − f₂)] × h
l = बहुलक वर्ग की निचली सीमा; h = वर्ग-माप; f₁ = बहुलक वर्ग की बारंबारता; f₀ = उससे पहले वाले वर्ग की बारंबारता; f₂ = उसके बाद वाले वर्ग की बारंबारता।
याद रखने की विधि
सूत्र में f₁ सबसे अधिक बारंबारता है। f₀ उससे ठीक पहले और f₂ उससे ठीक बाद वाले वर्ग की बारंबारता है। इन्हें आपस में बदलने से बचें।
छठा कदम — माध्यिका (Median)
माध्यिका ज्ञात करने के लिए पहले सभी बारंबारताओं का योग n निकालें। फिर n/2 ज्ञात करें और संचयी बारंबारता बनाएँ। जिस वर्ग की संचयी बारंबारता पहली बार n/2 के बराबर या उससे अधिक होती है, वह माध्यिका वर्ग होता है।
माध्यिका = l + [(n/2 − cf) ÷ f] × h
l = माध्यिका वर्ग की निचली सीमा; n = कुल बारंबारता; cf = माध्यिका वर्ग से पहले की संचयी बारंबारता; f = माध्यिका वर्ग की बारंबारता; h = वर्ग-माप।
हल उदाहरण 4
दिया गया: कुल बारंबारता n = 40।
- माध्यिका की स्थिति निकालें: n/2 = 40/2 = 20।
- संचयी बारंबारता (cf) को क्रम से देखें। जहाँ यह पहली बार 20 या 20 से अधिक होती है, उस वर्ग को माध्यिका वर्ग चुनें।
- उस वर्ग की निचली सीमा l, बारंबारता f, उससे पहले की संचयी बारंबारता cf और वर्ग-माप h पहचानें।
- सूत्र में मान रखें: माध्यिका = l + [(n/2 − cf) ÷ f] × h।
- कोष्ठक के अंदर पहले घटाव और भाग करें, फिर h से गुणा करके l जोड़ें।
सातवाँ कदम — संचयी बारंबारता और ओजाइव
संचयी बारंबारता (cf) लगातार बारंबारताओं को जोड़ते जाने से प्राप्त होती है। उदाहरण के लिए बारंबारताएँ 3, 5, 7 हों, तो संचयी बारंबारताएँ 3, 8, 15 होंगी। ओजाइव संचयी बारंबारता का ग्राफ है।
संचयी बारंबारता = वर्तमान वर्ग तक की सभी बारंबारताओं का योग
हल उदाहरण — तीनों मापकों के बीच संबंध
माध्य, माध्यिका और बहुलक के बीच अनुभवजन्य संबंध का सूत्र है:
3 × माध्यिका = बहुलक + 2 × माध्य
अथवा माध्यिका = (बहुलक + 2 × माध्य) ÷ 3
उदाहरण 5
दिया गया: माध्य = 20 और बहुलक = 26। माध्यिका ज्ञात करें।
- सूत्र चुनें: माध्यिका = (बहुलक + 2 × माध्य) ÷ 3।
- मान रखें: माध्यिका = (26 + 2 × 20) ÷ 3।
- पहले गुणा करें: 2 × 20 = 40।
- जोड़ें: 26 + 40 = 66।
- भाग दें: 66 ÷ 3 = 22।
परीक्षा सारांश — अंतिम दोहराव
- वर्ग-चिह्न: (निचली सीमा + ऊपरी सीमा) ÷ 2
- प्रत्यक्ष विधि से माध्य: Σfᵢxᵢ ÷ Σfᵢ
- कल्पित माध्य विधि: a + Σfᵢdᵢ ÷ Σfᵢ
- पग-विचलन विधि: a + h × (Σfᵢuᵢ ÷ Σfᵢ)
- बहुलक: सबसे अधिक बारंबारता वाले वर्ग को पहचानें।
- माध्यिका: n/2 और संचयी बारंबारता से माध्यिका वर्ग चुनें।
- माध्यिका सूत्र में cf: माध्यिका वर्ग से ठीक पहले की संचयी बारंबारता लें।
- अनुभवजन्य संबंध: 3 × माध्यिका = बहुलक + 2 × माध्य
📋 प्रश्नोत्तरी
याद रखने का तरीका: माध्य = औसत; माध्यिका = क्रम में बीच का मान; बहुलक = सबसे अधिक बार आने वाला मान।
कैसे पहचानें? हर मान की आवृत्ति गिनें; जिसकी गिनती सबसे अधिक हो, वही बहुलक है।
कदम: दोनों सीमाएँ जोड़ें, फिर योग को 2 से भाग दें।
क्यों? n/2 की स्थिति ढूँढ़कर माध्यिका वर्ग पहचानने के लिए बारंबारताओं को क्रमशः जोड़ते हैं।
1. प्रथम 5 प्राकृत संख्याएँ हैं: 1, 2, 3, 4, 5
2. माध्य का सूत्र = (सभी संख्याओं का योग) / (कुल संख्याएँ)
3. योग = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 = 15
कुल संख्याएँ = 5
4. माध्य = 15 / 5
माध्य = 3
निष्कर्ष:
अतः माध्य 3 है。
1. बहुलक वह संख्या होती है जो आँकड़ों में सबसे ज्यादा बार आती है。
2. यहाँ देखिए:
2 आया है: 3 बार (सबसे ज्यादा)
3 आया है: 1 बार
4 आया है: 1 बार
3. चूँकि 2 सबसे अधिक बार आया है, इसलिए बहुलक = 2 है。
निष्कर्ष:
अतः बहुलक 2 है。
1. माध्य = (सभी का जोड़) / (कुल संख्या)
10 = (6 + 8 + 9 + x + 13) / 5
2. जोड़ने पर:
10 = (36 + x) / 5
3. तिरछा गुणा (Cross Multiply) करें:
10 × 5 = 36 + x
50 = 36 + x
4. x = 50 - 36
x = 14
निष्कर्ष:
अतः x का मान 14 है。
1. वर्ग चिह्न निकालने का तरीका होता है दोनों सीमाओं को जोड़कर आधा कर देना。
2. सूत्र: (निचली सीमा + ऊपरी सीमा) / 2
3. = (10 + 25) / 2
= 35 / 2
= 17.5
निष्कर्ष:
अतः वर्ग चिह्न 17.5 है。
1. माध्यिका निकालने के लिए सबसे पहले संख्याओं को बढ़ते क्रम (Ascending Order) में सजाना होता है。
2. क्रम: 3, 5, 7, 9, 11, 12, 15
3. कुल संख्याएँ (n) = 7 (विषम संख्या है)
बीच वाली संख्या ही माध्यिका होगी。
4. इधर से 3 छोड़ो, उधर से 3 छोड़ो, बीच में बचा 9.
निष्कर्ष:
अतः माध्यिका = 9 है。
1. माध्य, माध्यिका और बहुलक के बीच का रिश्ता (सूत्र) यह है:
बहुलक = 3 × माध्यिका - 2 × माध्य
2. मान रखने पर:
बहुलक = 3 × 11 - 2 × 10
बहुलक = 33 - 20
बहुलक = 13
निष्कर्ष:
अतः बहुलक 13 है。
1. परिसर का मतलब होता है सबसे बड़ी संख्या और सबसे छोटी संख्या का अंतर。
2. सबसे बड़ी संख्या = 30
सबसे छोटी संख्या = 9
3. परिसर = 30 - 9 = 21
निष्कर्ष:
अतः परिसर 21 है。
1. माध्य निकालने के लिए हम f और x का गुणा (fx) करते हैं。
(i) (x = 2, f = 3) ⇒ fx = 2 × 3 = 6
(ii) (x = 4, f = 2) ⇒ fx = 4 × 2 = 8
(iii) (x = 6, f = 1) ⇒ fx = 6 × 1 = 6
(iv) (x = 8, f = 4) ⇒ fx = 8 × 4 = 32
2. अब कुल योग निकालें:
कुल बारंबारता (Σf) = 3 + 2 + 1 + 4 = 10
कुल गुणा (Σfx) = 6 + 8 + 6 + 32 = 52
3. माध्य का सूत्र = Σfx / Σf
माध्य = 52 / 10
माध्य = 5.2
निष्कर्ष:
अतः माध्य 5.2 है。
1. बहुलक वर्ग की पहचान:
सबसे बड़ी बारंबारता 15 है, जो वर्ग 20-30 की है。
इसलिए बहुलक वर्ग = 20-30
2. यहाँ:
l (निचली सीमा) = 20
f1 (बहुलक वर्ग की बारंबारता) = 15
f0 (बहुलक वर्ग से ठीक पहले की बारंबारता) = 8
f2 (बहुलक वर्ग के ठीक बाद की बारंबारता) = 6
h (वर्ग का अंतर) = 10
3. सूत्र: बहुलक = l + [(f1 - f0) / (2f1 - f0 - f2)] × h
4. मान रखने पर:
= 20 + [(15 - 8) / (2×15 - 8 - 6)] × 10
= 20 + [7 / (30 - 14)] × 10
= 20 + [7 / 16] × 10
= 20 + [70 / 16]
= 20 + 4.375
= 24.375
निष्कर्ष:
अतः बहुलक 24.375 है。
1. दिया गया है:
N = 50, तो N/2 = 25
माध्यिका वर्ग = 20-30
l (निचली सीमा) = 20
f (माध्यिका वर्ग की बारंबारता) = 10
cf (माध्यिका वर्ग से पहले की संचयी बारंबारता) = 15
h (अंतर) = 10
2. माध्यिका का सूत्र = l + [(N/2 - cf) / f] × h
3. मान रखने पर:
= 20 + [(25 - 15) / 10] × 10
= 20 + [10 / 10] × 10
4. यहाँ 10 से 10 कट जाएगा。
= 20 + 10
= 30
निष्कर्ष:
अतः माध्यिका 30 है。
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