औसत के उपाय (Measures of averages) - माध्य (Mean) - माध्यिका (median) - बहुलक (mode) - ज्यामितीय माध्य (geometric mean) - हरात्मक माध्य (harmonic mean) - कच्चे और समूहीकृत डेटा (raw and grouped data) के लिए उपरोक्त सांख्यिकी की गणना - गुण और अवगुण (merits and demerits) - स्थान के उपाय (measures of location) - प्रतिशतक (percentiles) - चतुर्थक (quartiles) - कच्चे और समूहीकृत डेटा के लिए उपरोक्त सांख्यिकी की गणना
किसी आबादी (population) के अध्ययन में जिसके संबंध में हम रुचि रखते हैं, हमें बड़ी संख्या में अवलोकन (observations) मिल सकते हैं। जब हम सभी अवलोकनों को देखते हैं तो विशेषता के बारे में कोई भी विचार (idea) प्राप्त करना संभव नहीं है। इसलिए एक समूह के लिए एक संख्या (one number) प्राप्त करना बेहतर है। उस विशेषता की स्पष्ट तस्वीर देने के लिए वह संख्या सभी अवलोकनों के लिए एक अच्छी प्रतिनिधि (representative) होनी चाहिए। ऐसी प्रतिनिधि संख्या इन सभी अवलोकनों के लिए एक केंद्रीय मान (central value) हो सकती है। इस केंद्रीय मान को केंद्रीय प्रवृत्ति का माप (measure of central tendency) या औसत (average) या स्थानों का माप (measure of locations) कहा जाता है।
पाँच औसत होते हैं। उनमें से माध्य (mean), माध्यिका (median) और बहुलक (mode) को साधारण औसत (simple averages) कहा जाता है और अन्य दो औसत ज्यामितीय माध्य (geometric mean) और हरात्मक माध्य (harmonic mean) को विशेष औसत (special averages) कहा जाता है।
अंकगणितीय माध्य या केवल किसी चर (variable) के माध्य को अवलोकनों के योग (sum of the observations) को अवलोकनों की संख्या (number of observations) से विभाजित करने के रूप में परिभाषित किया जाता है। इसे \( \bar{x} \) (x-bar) प्रतीक द्वारा दर्शाया जाता है। यदि चर x, n मान \( x_1, x_2 \dots x_n \) मानता है तो माध्य इस प्रकार दिया जाता है:
यह सूत्र अवर्गीकृत या कच्चे डेटा (ungrouped or raw data) के लिए है।
उदाहरण 1 (Example 1)
मिट्टी के pH स्तर 6.8, 6.6, 5.2, 5.6, 5.8 के लिए माध्य की गणना करें।
समाधान (Solution)
समूहीकृत डेटा के लिए माध्य निम्नलिखित सूत्र से प्राप्त किया जाता है:
जहाँ \( x \) = व्यक्तिगत वर्ग का मध्य-बिंदु (mid-point of individual class)
\( f \) = व्यक्तिगत वर्ग की आवृत्ति (frequency of individual class)
\( n \) = एक नमूने में आवृत्तियों का योग या कुल आवृत्तियाँ (\( \sum f \))
शॉर्ट-कट विधि (Short-cut method)
जहाँ \( d = \frac{x - A}{c} \)
\( A \) = x में कोई भी मान (कल्पित माध्य - assumed mean)
\( n \) = कुल आवृत्ति (total frequency)
\( c \) = वर्ग अंतराल की चौड़ाई (width of the class interval)
उदाहरण 2 (Example 2)
निम्नलिखित आवृत्ति वितरण (frequency distribution) को देखते हुए, अंकगणितीय माध्य की गणना करें:
| अंक (Marks) | 64 | 63 | 62 | 61 | 60 | 59 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| छात्रों की संख्या (No. of Students) | 8 | 18 | 12 | 9 | 7 | 6 |
समाधान (Solution)
| X | F | Fx | D = X - A | Fd |
|---|---|---|---|---|
| 64 | 8 | 512 | 2 | 16 |
| 63 | 18 | 1134 | 1 | 18 |
| 62 (A) | 12 | 744 | 0 | 0 |
| 61 | 9 | 549 | -1 | -9 |
| 60 | 7 | 420 | -2 | -14 |
| 59 | 6 | 354 | -3 | -18 |
| कुल (Total) | 60 | 3713 | -7 |
प्रत्यक्ष विधि (Direct method)
शॉर्ट-कट विधि (Short-cut method)
यहाँ \( A = 62 \)
उदाहरण 3 (Example 3)
नीचे दी गई तालिका में तिल (seasamum) के बीज की उपज के आवृत्ति वितरण के लिए, प्रति भूखंड (per plot) औसत उपज की गणना करें।
| प्रति भूखंड उपज - ग्राम में (Yield per plot in g) | भूखंडों की संख्या (No of plots) |
|---|---|
| 64.5 - 84.5 | 3 |
| 84.5 - 104.5 | 5 |
| 104.5 - 124.5 | 7 |
| 124.5 - 144.5 | 20 |
समाधान (Solution)
| उपज - ग्राम में (Yield in g) | भूखंडों की संख्या (f) | मध्य X (Mid X) | d = (X-A)/c | Fd |
|---|---|---|---|---|
| 64.5 - 84.5 | 3 | 74.5 | -1 | -3 |
| 84.5 - 104.5 | 5 | 94.5 (A) | 0 | 0 |
| 104.5 - 124.5 | 7 | 114.5 | 1 | 7 |
| 124.5 - 144.5 | 20 | 134.5 | 2 | 40 |
| कुल (Total) | 35 | 44 |
\( A = 94.5 \), \( c = 20 \)
प्रति भूखंड औसत उपज (mean yield per plot) है:
शॉर्ट-कट विधि (Shortcut method)
गुण (Merits)
अवगुण (Demerits)
माध्यिका (median) मध्य का सबसे आइटम है जो समूह को दो समान भागों में विभाजित करता है, एक भाग में उस आइटम से अधिक सभी मान होते हैं, और दूसरे भाग में उस आइटम से कम सभी मान होते हैं।
अवर्गीकृत या कच्चा डेटा (Ungrouped or Raw data)
दिए गए मानों को आरोही क्रम (ascending order) में व्यवस्थित करें। यदि मानों की संख्या विषम (odd) है, तो माध्यिका मध्य मान है। यदि मानों की संख्या सम (even) है, तो माध्यिका मध्य दो मानों का औसत है।
सूत्र द्वारा:
जब n विषम (odd) हो, तो \( Median = \left( \frac{n + 1}{2} \right)^{th} \text{ item} \)
जब n सम (even) हो, तो माध्यिका \( \left( \frac{n}{2} \right)^{th} \) आइटम और \( \left( \frac{n}{2} + 1 \right)^{th} \) आइटम का औसत है।
उदाहरण 4 (Example 4)
यदि ज्वार (sorghum) की बालियों का वजन 45, 60, 48, 100, 65 ग्राम है, तो माध्यिका की गणना करें।
समाधान (Solution)
यहाँ \( n = 5 \)
पहले इसे आरोही क्रम (ascending order) में व्यवस्थित करें: 45, 48, 60, 65, 100
उदाहरण 5 (Example 5)
यदि ज्वार (sorghum) की बालियां 5, 48, 60, 65, 65, 100 ग्राम हैं, तो माध्यिका की गणना करें।
समाधान (Solution)
यहाँ \( n = 6 \)
माध्यिका = 3रे और 4थे आइटम का औसत = \( \frac{60 + 65}{2} = 62.5 \)
एक समूहीकृत वितरण में, मानों को आवृत्तियों (frequencies) के साथ जोड़ा जाता है। समूहन एक असतत आवृत्ति वितरण (discrete frequency distribution) या निरंतर आवृत्ति वितरण (continuous frequency distribution) के रूप में हो सकता है। वितरण का प्रकार चाहे जो भी हो, वस्तुओं की कुल संख्या जानने के लिए संचयी आवृत्तियों (cumulative frequencies) की गणना की जानी चाहिए।
संचयी आवृत्ति (Cumulative frequency - cf)
प्रत्येक वर्ग की संचयी आवृत्ति उस वर्ग की आवृत्ति और पिछले वर्गों की आवृत्तियों का योग होती है, यानी आवृत्तियों को क्रमिक रूप से जोड़ना, ताकि अंतिम संचयी आवृत्ति वस्तुओं की कुल संख्या दे सके।
असतत श्रृंखला (Discrete Series)
उदाहरण 6 (Example 6)
प्रति पौधे कीड़ों (insects) की संख्या से संबंधित निम्नलिखित डेटा। प्रति पौधे कीड़ों की औसत (median) संख्या ज्ञात कीजिए।
| प्रति पौधे कीड़ों की संख्या (x) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| पौधों की संख्या (f) | 1 | 3 | 5 | 6 | 10 | 13 | 9 | 5 | 3 | 2 | 2 | 1 |
समाधान (Solution)
| x | f | cf |
|---|---|---|
| 1 | 1 | 1 |
| 2 | 3 | 4 |
| 3 | 5 | 9 |
| 4 | 6 | 15 |
| 5 | 10 | 25 |
| 6 | 13 | 38 |
| 7 | 9 | 47 |
| 8 | 5 | 52 |
| 9 | 3 | 55 |
| 10 | 2 | 57 |
| 11 | 2 | 59 |
| 12 | 1 | 60 |
यहाँ \( N = 60 \) (सम संख्या - even)
चूंकि अवलोकनों की संख्या सम है, माध्यिका = \( \left( \frac{n}{2} \right)^{th} \) और \( \left( \frac{n}{2} + 1 \right)^{th} \) आइटम का औसत।
= (30वाँ आइटम + 31वाँ आइटम) / 2
संचयी आवृत्ति में 30 और 31 दोनों 38 के अंतर्गत आते हैं, जिसके अनुरूप x = 6 है।
इसलिए औसत आकार 6 कीड़े प्रति पौधा है।
निरंतर श्रृंखला में माध्यिका की गणना के लिए नीचे दिए गए चरणों का पालन किया जाता है:
जहाँ:
\( l \) = माध्यिका वर्ग की निचली सीमा (Lower limit of the medianal class)
\( m \) = माध्यिका वर्ग से पहले की संचयी आवृत्ति (cumulative frequency preceding the medianal class)
\( c \) = वर्ग की चौड़ाई (width of the class)
\( f \) = माध्यिका वर्ग में आवृत्ति (frequency in the median class)
\( n \) = कुल आवृत्ति (Total frequency)
उदाहरण 7 (Example 7)
नीचे दी गई तालिका में ज्वार (sorghum) की बालियों के वजन के आवृत्ति वितरण के लिए माध्यिका की गणना करें।
| बालियों का वजन - ग्राम में (Weights of ear heads in g) | बालियों की संख्या (f) | संचयी आवृत्ति (cf - m) |
|---|---|---|
| 60-80 | 22 | 22 |
| 80-100 | 38 | 60 |
| 100-120 | 45 | 105 |
| 120-140 | 35 | 140 |
| 140-160 | 24 | 164 |
| कुल (Total) | 164 |
समाधान (Solution)
\( \frac{n}{2} = \frac{164}{2} = 82 \)
82 संचयी आवृत्ति 105 के अंतर्गत आता है। इसलिए माध्यिका वर्ग 100-120 है। इसकी निचली सीमा 100 है।
यहाँ \( l = 100 \), \( n = 164 \), \( f = 45 \), \( c = 20 \), \( m = 60 \)
बहुलक (mode) एक वितरण में उस मान को संदर्भित करता है, जो सबसे अधिक बार होता है। यह एक वास्तविक मूल्य है, जिसमें वस्तुओं की उच्चतम सांद्रता (highest concentration) होती है। यह दिए गए मान के आसपास आवृत्ति की सांद्रता के केंद्र को दर्शाता है। इसलिए, जहां उद्देश्य उच्चतम सांद्रता के बिंदु को जानना है, इसे प्राथमिकता दी जाती है। इस प्रकार, यह एक स्थितिगत उपाय (positional measure) है।
कृषि में इसका बहुत महत्व है जैसे किसी फसल की किस्म की विशिष्ट ऊंचाई (typical height) खोजना, किसी क्षेत्र में सिंचाई का अधिकतम स्रोत खोजना, अधिकतम बीमारी वाली धान की किस्म खोजना। इस प्रकार गुणात्मक डेटा (qualitative data) के मामले में बहुलक एक महत्वपूर्ण उपाय है।
अवर्गीकृत या कच्चा डेटा (Ungrouped or Raw Data)
अवर्गीकृत डेटा या व्यक्तिगत अवलोकनों की एक श्रृंखला के लिए, बहुलक अक्सर केवल निरीक्षण (inspection) द्वारा पाया जाता है।
उदाहरण 8 (Example 8)
निम्नलिखित बीज वजन के लिए बहुलक खोजें: 2, 7, 10, 15, 10, 17, 8, 10, 2 ग्राम
यहाँ 10 सबसे अधिक बार (3 बार) आया है। ∴ बहुलक (Mode) = 10
कुछ मामलों में बहुलक अनुपस्थित (absent) हो सकता है जबकि कुछ मामलों में एक से अधिक बहुलक हो सकते हैं।
उदाहरण 9 (Example 9)
समूहीकृत डेटा (Grouped Data)
असतत वितरण (Discrete distribution) के लिए, उच्चतम आवृत्ति (highest frequency) देखें और x का संबंधित मान बहुलक है।
उदाहरण: निम्नलिखित के लिए बहुलक खोजें:
| ज्वार का वजन ग्राम में (Weight of sorghum in gms - x) | 50 | 65 | 75 | 80 | 95 | 100 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| बालियों की संख्या (No. of ear head - f) | 4 | 6 | 16 | 8 | 7 | 4 |
समाधान (Solution)
अधिकतम आवृत्ति 16 है। संबंधित x मान 75 है। ∴ बहुलक (mode) = 75 ग्राम।
निरंतर वितरण (Continuous distribution)
उच्चतम आवृत्ति का पता लगाएं, उस आवृत्ति के अनुरूप वर्ग को बहुलक वर्ग (modal class) कहा जाता है। फिर सूत्र लागू करें।
जहाँ:
\( l \) = बहुलक वर्ग की निचली सीमा (lower limit of the model class)
\( f \) = बहुलक वर्ग की आवृत्ति
\( f_p \) = बहुलक वर्ग से पहले वाले वर्ग की आवृत्ति (frequency of the class preceding the model class)
\( f_s \) = बहुलक वर्ग के बाद वाले वर्ग की आवृत्ति (frequency of the class succeeding the model class)
\( c \) = वर्ग अंतराल (class interval)
उदाहरण 10 (Example 10)
नीचे दी गई तालिका में ज्वार की बालियों के वजन के आवृत्ति वितरण के लिए बहुलक की गणना करें।
| बालियों का वजन (Weights in g) | 60-80 | 80-100 | 100-120 | 120-140 | 140-160 |
|---|---|---|---|---|---|
| बालियों की संख्या (f) | 22 | 38 | 45 | 35 | 20 |
समाधान (Solution)
यहाँ अधिकतम आवृत्ति 45 है, इसलिए बहुलक वर्ग 100-120 है।
\( l = 100 \), \( f = 45 \), \( f_p = 38 \), \( f_s = 35 \), \( c = 20 \)
n अवलोकनों वाली एक श्रृंखला का ज्यामितीय माध्य (geometric mean) मानों के गुणनफल (product) का nवाँ मूल (nth root) है।
यदि \( x_1, x_2 \dots x_n \) अवलोकन हैं तो:
समूहीकृत डेटा के लिए (For grouped data)
GM का उपयोग जीवाणु वृद्धि (bacterial growth), कोशिका विभाजन (cell division) आदि जैसे अध्ययनों में किया जाता है।
उदाहरण 11 (Example 11)
यदि ज्वार की बालियों का वजन 45, 60, 48, 100, 65 ग्राम है। निम्नलिखित डेटा के लिए ज्यामितीय माध्य (Geometric mean) ज्ञात करें।
| बालियों का वजन x (Weight of ear head x) | Log x |
|---|---|
| 45 | 1.653 |
| 60 | 1.778 |
| 48 | 1.681 |
| 100 | 2.000 |
| 65 | 1.813 |
| कुल (Total) | 8.925 |
यहाँ \( n = 5 \)
समूहीकृत डेटा (Grouped Data)
उदाहरण 12 (Example 12)
निम्नलिखित के लिए ज्यामितीय माध्य ज्ञात कीजिए:
| ज्वार का वजन (x) | 50 | 63 | 65 | 130 | 135 |
|---|---|---|---|---|---|
| बालियों की संख्या (f) | 5 | 10 | 5 | 15 | 15 |
(नोट: पीडीएफ में डेटा में कुछ त्रुटियां थीं, यहाँ सुधारा गया है)
उदाहरण 13 (Example 13)
ज्वार की बालियों के वजन के आवृत्ति वितरण के लिए ज्यामितीय माध्य की गणना करें।
| वजन (Weights) | 60-80 | 80-100 | 100-120 | 120-140 | 140-160 |
|---|---|---|---|---|---|
| आवृत्ति (f) | 22 | 38 | 45 | 35 | 20 |
| मध्य x (Mid x) | 70 | 90 | 110 | 130 | 150 |
अवलोकनों के एक सेट के हरात्मक माध्य (Harmonic mean) को दिए गए मानों के व्युत्क्रम (reciprocal) के अंकगणितीय औसत के व्युत्क्रम के रूप में परिभाषित किया गया है।
यदि \( x_1, x_2 \dots x_n \) n अवलोकन हैं, तो:
आवृत्ति वितरण (frequency distribution) के लिए:
H.M का उपयोग तब किया जाता है जब हम गति (speed), दर (rates) आदि से निपट रहे हों।
उदाहरण 14 (Example 14)
दिए गए डेटा 5, 10, 17, 24, 30 से H.M की गणना करें।
H.M के अवगुण (Demerits of H.M)
प्रतिशतक मान (percentile values) वितरण को 100 भागों में विभाजित करते हैं, जिनमें से प्रत्येक में 1 प्रतिशत मामले होते हैं। xवाँ प्रतिशतक वह मान है जिसके नीचे वितरण में x प्रतिशत मान आते हैं। यह ध्यान दिया जा सकता है कि माध्यिका (median) 50वाँ प्रतिशतक है।
कच्चे डेटा (raw data) के लिए, पहले n अवलोकनों को बढ़ते क्रम (increasing order) में व्यवस्थित करें। फिर xवाँ प्रतिशतक इस प्रकार दिया जाता है:
आवृत्ति वितरण (frequency distribution) के लिए xवाँ प्रतिशतक इस प्रकार दिया जाता है:
जहाँ \( l \) = प्रतिशतक वर्ग की निचली सीमा (lower limit of the percentile class), \( m \) = प्रतिशतक वर्ग से पहले संचयी आवृत्ति (cumulative frequency), \( f \) = आवृत्ति, \( c \) = वर्ग अंतराल।
चतुर्थक वितरण को चार भागों में विभाजित करते हैं। तीन चतुर्थक होते हैं। दूसरा चतुर्थक (second quartile) वितरण को दो हिस्सों में बांटता है और इसलिए माध्यिका (median) के समान है। पहला (निचला) चतुर्थक (first lower quartile - Q1) पहले एक-चौथाई (one-fourth) को चिह्नित करता है, तीसरा (ऊपरी) चतुर्थक (third upper quartile - Q3) तीन-चौथाई (three-fourth) को चिह्नित करता है।
एक क्रमित श्रृंखला (ordered series) के मध्य मान (middle value) को कहा जाता है:
a) दूसरा चतुर्थक (2nd quartile)
b) 5वाँ दशमक (5th decile)
c) 50वाँ प्रतिशतक (50th percentile)
d) उपरोक्त सभी (all the above)
उत्तर (Ans): उपरोक्त सभी (all the above)
मानों के एक सेट के लिए बहुलक मान (model value) हो सकता है:
a) एक-बहुलक (Unimodal)
b) द्वि-बहुलक (bimodal)
c) त्रि-बहुलक (Trimodal)
d) इनमें से सभी (All of these)
उत्तर (Ans): इनमें से सभी (All of these)
बहुलक (Mode) गुणात्मक डेटा (qualitative data) के लिए उपयुक्त है।
उत्तर (Ans): सत्य (True)
दशमक (Decile) समूह को दस समान भागों में विभाजित करता है।
उत्तर (Ans): सत्य (True)
माध्य (Mean) चरम मूल्यों (extreme values) से प्रभावित होता है।
उत्तर (Ans): सत्य (True)
ज्यामितीय माध्य (Geometric mean) की गणना नकारात्मक मानों (negative values) के लिए की जा सकती है।
उत्तर (Ans): असत्य (False)