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सांख्यिकी

माध्य, माध्यिका, बहुलक और मानक विचलन: पूरी मार्गदर्शिका

लेखक MathSolver Pro Editorial Team · प्रकाशित

माध्य, माध्यिका और बहुलक आँकड़ों के केंद्र का वर्णन करते हैं, जबकि परिसर और मानक विचलन बताते हैं कि आँकड़े कितने फैले हुए हैं। इनमें से हर एक को निकालना, और यह जानना कि कब कौन-सा ईमानदार सारांश देता है, सांख्यिकी की नींव है।

केंद्र और फैलाव: दो बड़े प्रश्न

संख्याओं की सूची एक नज़र में पढ़ना कठिन है। सांख्यिकी दो प्रश्नों का उत्तर देकर उसका सारांश बनाती है। आँकड़ों का मध्य कहाँ है? और मान आमतौर पर उस मध्य से कितनी दूर भटकते हैं? केंद्रीय प्रवृत्ति के माप, यानी माध्य, माध्यिका और बहुलक, पहले प्रश्न का उत्तर देते हैं। फैलाव के माप, जैसे परिसर, अंतरचतुर्थक परिसर और मानक विचलन, दूसरे का।

आपको दोनों चाहिए। दो कक्षाओं का औसत परीक्षा अंक एक जैसा हो सकता है, फिर भी एक कक्षा में सबके अंक औसत के पास हों, जबकि दूसरी में अंक अनुत्तीर्ण से लेकर पूर्णांक तक फैले हों। केवल केंद्र यह अंतर छिपा देता है, और केवल फैलाव यह नहीं बताता कि कक्षा ने कुल मिलाकर कैसा प्रदर्शन किया।

माध्य

माध्य, यानी समांतर माध्य, मानों के योग को उनकी संख्या से भाग देने पर मिलता है। आँकड़ों x1,x2,…,xnx_1, x_2, \ldots, x_n के लिए:

xˉ=x1+x2+⋯+xnn=1n∑i=1nxi\bar{x} = \frac{x_1 + x_2 + \cdots + x_n}{n} = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n} x_i

उदाहरण 1: आठ परीक्षा अंकों का माध्य

  1. अंक: 72, 85, 90, 85, 68, 95, 85, 77।
  2. योग: 72+85+90+85+68+95+85+77=65772 + 85 + 90 + 85 + 68 + 95 + 85 + 77 = 657.
  3. माध्य: 6578=82.125\frac{657}{8} = 82.125.

माध्य हर मान का उपयोग करता है, जिससे यह कुशल तो है लेकिन संवेदनशील भी। एक चरम मान, यानी बाह्य मान, इसे काफ़ी दूर खींच सकता है। भारित माध्य कुछ मानों को दूसरों से अधिक प्रभाव देता है। अगर अंतिम परीक्षा का भार ग्रेड में 60 प्रतिशत और कक्षा-कार्य का 40 प्रतिशत हो, तो 80 और 90 अंक मिलकर 0.6(80)+0.4(90)=840.6(80) + 0.4(90) = 84 देते हैं, सरल औसत 85 नहीं।

माध्यिका

आँकड़ों को क्रम में लगाने के बाद बीच वाला मान माध्यिका है। मानों की संख्या विषम हो तो यह अकेला बीच वाला मान है; सम हो तो बीच वाले दो मानों का माध्य।

उदाहरण 2: उन्हीं अंकों की माध्यिका

  1. अंकों को क्रम में लगाएँ: 68, 72, 77, 85, 85, 85, 90, 95।
  2. कुल 8 मान हैं, इसलिए बीच वाला जोड़ा 4वाँ और 5वाँ मान है: 85 और 85।
  3. माध्यिका: 85+852=85\frac{85 + 85}{2} = 85.

माध्यिका इस बात की परवाह नहीं करती कि चरम मान मध्य से कितनी दूर हैं, इसलिए बाह्य मानों का उस पर असर नहीं पड़ता। मान लीजिए पाँच लोग साल में 30, 35, 40, 45 और 50 हज़ार डॉलर कमाते हैं। माध्य और माध्यिका दोनों 40 हज़ार हैं। अगर 1,000 हज़ार डॉलर कमाने वाला छठा व्यक्ति समूह में आ जाए, तो माध्य उछलकर 200 हज़ार हो जाता है, जो नए व्यक्ति को छोड़कर किसी की भी कमाई से अधिक है, जबकि माध्यिका केवल 42.5 हज़ार तक खिसकती है। इसीलिए मकानों की कीमतें और आय आमतौर पर माध्यिका के रूप में बताई जाती हैं।

बहुलक

बहुलक वह मान है जो सबसे अधिक बार आता है। परीक्षा अंकों में 85 तीन बार आता है, इसलिए बहुलक 85 है। आँकड़ों का एक बहुलक हो सकता है, दो बहुलक (द्विबहुलकी), कई, या कोई भी नहीं, अगर हर मान ठीक एक बार आता हो।

बहुलक केंद्र का एकमात्र माप है जो श्रेणीगत आँकड़ों पर काम करता है। पसंदीदा रंगों या जूतों के ब्रांडों का औसत नहीं निकाला जा सकता, लेकिन यह बताया जा सकता है कि कौन-सा सबसे लोकप्रिय है। संख्यात्मक आँकड़ों में बहुलक तब सबसे उपयोगी है जब मान अक्सर दोहराए जाते हों, जैसे किसी दुकान की बिक्री के रिकॉर्ड में जूतों के नाप, जहाँ सबसे आम नाप ठीक वही है जो खरीदार को जानना है।

कौन-सा औसत इस्तेमाल करें?

  • चरम बाह्य मानों से रहित, लगभग सममित आँकड़ों के लिए माध्य इस्तेमाल करें, जैसे ऊँचाइयाँ या मापन त्रुटियाँ।
  • विषम आँकड़ों या बाह्य मानों वाले आँकड़ों के लिए माध्यिका इस्तेमाल करें, जैसे आय, मकानों की कीमतें या प्रतीक्षा समय।
  • श्रेणियों के लिए, या ऐसे असतत मानों के लिए जहाँ सबसे आम विकल्प मायने रखता है, बहुलक इस्तेमाल करें।

माध्य और माध्यिका की तुलना आँकड़ों के आकार के बारे में भी बताती है। जब माध्य माध्यिका से स्पष्ट रूप से बड़ा हो, तो बड़े मानों की एक लंबी पूँछ उसे ऊपर खींच रही होती है, और आँकड़े दाईं ओर विषम होते हैं। जब माध्य छोटा हो, तो आँकड़े बाईं ओर विषम होते हैं। परीक्षा अंकों में माध्य 82.1 माध्यिका 85 से नीचे है, क्योंकि कुछ कम अंक माध्य को नीचे खींच लेते हैं।

फैलाव का मापन: परिसर और मानक विचलन

फैलाव का सबसे सरल माप परिसर है, यानी सबसे बड़ा मान घटा सबसे छोटा। परीक्षा अंकों के लिए यह 95−68=2795 - 68 = 27 अंक है। परिसर निकालना आसान है, लेकिन यह पूरी तरह दो सबसे चरम मानों पर निर्भर करता है। अंतरचतुर्थक परिसर, यानी आँकड़ों के बीच वाले आधे भाग का फैलाव, अधिक मज़बूत है।

मानक विचलन फैलाव का सबसे अधिक इस्तेमाल होने वाला माप है। यह मोटे तौर पर किसी मान की माध्य से सामान्य दूरी है। पूरी समष्टि के लिए यह है:

σ=1N∑i=1N(xi−μ)2\sigma = \sqrt{\frac{1}{N}\sum_{i=1}^{N}(x_i - \mu)^2}

उदाहरण 3: हाथ से मानक विचलन

  1. आँकड़े: 2, 4, 4, 4, 5, 5, 7, 9। माध्य 408=5\frac{40}{8} = 5 है।
  2. माध्य से विचलन: −3,−1,−1,−1,0,0,2,4-3, -1, -1, -1, 0, 0, 2, 4.
  3. वर्गित विचलन: 9,1,1,1,0,0,4,169, 1, 1, 1, 0, 0, 4, 16, जिनका योग 32 है।
  4. समष्टि प्रसरण: 328=4\frac{32}{8} = 4, इसलिए समष्टि मानक विचलन σ=2\sigma = 2 है।
  5. अगर आँकड़े प्रतिदर्श हैं, तो इसके बजाय n−1=7n - 1 = 7 से भाग दें: s=327≈2.14s = \sqrt{\frac{32}{7}} \approx 2.14.

nn से और n−1n - 1 से भाग देने का अंतर, और यह क्यों मायने रखता है, मानक विचलन कैसे निकालें में विस्तार से समझाया गया है।

सारांशों को साथ रखना

आँकड़ों का अच्छा सारांश ऐसा केंद्र और फैलाव बताता है जो एक-दूसरे से मेल खाते हों। माध्य स्वाभाविक रूप से मानक विचलन के साथ जाता है, क्योंकि दोनों हर मान का उपयोग करते हैं और दोनों बाह्य मानों के प्रति संवेदनशील हैं। माध्यिका अंतरचतुर्थक परिसर के साथ जाती है, क्योंकि दोनों पर बाह्य मानों का असर नहीं होता। माध्यिका के साथ मानक विचलन बताना दो अलग दृष्टिकोणों को मिला देता है और भ्रामक हो सकता है।

लगभग घंटी के आकार वाले आँकड़ों के लिए माध्य और मानक विचलन आश्चर्यजनक रूप से पूरी कहानी बताते हैं: लगभग 68 प्रतिशत मान माध्य से एक मानक विचलन के भीतर और लगभग 95 प्रतिशत दो के भीतर होते हैं। किसी मान की माध्य से दूरी को मानक विचलनों में मापना ठीक वही है जो z-स्कोर करता है। माध्य, माध्यिका और बहुलक कैलकुलेटर चिपकाई गई सूची से इस लेख का हर माप निकालता है, और मानक विचलन कैलकुलेटर फैलाव की गणना का हर चरण दिखाता है।

चतुर्थक और अंतरचतुर्थक परिसर

चतुर्थक क्रमित आँकड़ों को चार बराबर भागों में बाँटते हैं। एक सरल विधि है हर आधे भाग की माध्यिका निकालना। क्रमित परीक्षा अंकों का निचला आधा भाग 68, 72, 77, 85 है, इसलिए पहला चतुर्थक 72+772=74.5\frac{72 + 77}{2} = 74.5 है। ऊपरी आधा भाग 85, 85, 90, 95 है, इसलिए तीसरा चतुर्थक 85+902=87.5\frac{85 + 90}{2} = 87.5 है। अंतरचतुर्थक परिसर 87.5−74.5=1387.5 - 74.5 = 13 अंक है, जो कक्षा के बीच वाले आधे भाग की चौड़ाई है।

अलग-अलग पाठ्यपुस्तकें और सॉफ़्टवेयर चतुर्थकों के लिए थोड़ी अलग परिपाटियाँ अपनाते हैं, इसलिए उत्तरों में छोटे अंतर सामान्य हैं और गलती का संकेत नहीं हैं। एक आम नियम पहले चतुर्थक से 1.5 अंतरचतुर्थक परिसर से अधिक नीचे या तीसरे से उतना ही ऊपर के किसी भी मान को संभावित बाह्य मान मानता है। यहाँ सीमाएँ 55 और 107 हैं, इसलिए कोई भी अंक असामान्य नहीं है।

अक्सर पूछे जाने वाले सवाल

क्या माध्य, माध्यिका और बहुलक तीनों एक जैसे हो सकते हैं?

हाँ। एक शिखर वाले पूर्णतः सममित बंटन में, जैसे आदर्श घंटी वक्र में, तीनों संपाती होते हैं। वास्तविक आँकड़ों में ये आमतौर पर पास-पास होते हैं, लेकिन बिल्कुल बराबर नहीं।

अगर आँकड़ों का कोई बहुलक न हो तो?

अगर हर मान ठीक एक बार आता है, तो कोई बहुलक नहीं होता। कुछ पाठ्यपुस्तकें इसके बजाय कहती हैं कि हर मान बहुलक है, लेकिन यह कहना कि कोई बहुलक नहीं है, अधिक प्रचलित परिपाटी है।

माध्य आय के बजाय माध्यिका आय क्यों बताई जाती है?

आय प्रबल रूप से दाईं ओर विषम होती है: बहुत अधिक कमाने वाले थोड़े-से लोग माध्य को एक सामान्य व्यक्ति की कमाई से बहुत ऊपर खींच लेते हैं। माध्यिका पर इसका असर नहीं पड़ता कि सबसे ऊँची आय कितनी चरम है, इसलिए वह सामान्य व्यक्ति का बेहतर प्रतिनिधित्व करती है।

क्या मानक विचलन ऋणात्मक हो सकता है?

नहीं। यह वर्गित दूरियों के औसत का वर्गमूल है, इसलिए यह हमेशा शून्य या धनात्मक होता है। यह केवल तब शून्य होता है जब हर मान एक जैसा हो।

MathSolver Pro Editorial Team

गणित सामग्री और समीक्षा

हमारी संपादकीय टीम हर मार्गदर्शिका इस तरह लिखती है कि केवल उत्तर ही नहीं, बल्कि हर विधि के पीछे का तर्क भी समझ आए। प्रकाशन से पहले हर हल किए गए उदाहरण को साइट के अपने सॉल्वर इंजनों और स्वचालित परीक्षणों से जाँचा जाता है, और जब भी कोई विधि या परीक्षा का प्रारूप बदलता है, लेखों को संशोधित किया जाता है।