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Least Squares Method in Statistics

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1 1.सांख्यिकी में न्यूनतम वर्ग रीति (Least Squares Method in Statistics),न्यूनतम वर्ग रीति द्वारा उपनति मूल्यों का निर्धारण (Determine Trend Values By Least Squares Method):

1.सांख्यिकी में न्यूनतम वर्ग रीति (Least Squares Method in Statistics),न्यूनतम वर्ग रीति द्वारा उपनति मूल्यों का निर्धारण (Determine Trend Values By Least Squares Method):

सांख्यिकी में न्यूनतम वर्ग रीति (Least Squares Method in Statistics) द्वारा काल श्रेणी के समंकों के उपनति मूल्य निर्धारण करने हेतु कुछ सवालों को हल करेंगे।
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2.सांख्यिकी में न्यूनतम वर्ग रीति पर आधारित उदाहरण (Illustration Based on Least Squares Method in Statistics):

Illustration:8.उपनति मूल्यों हेतु न्यूनतम वर्ग रीति की लघु रीति से परिकलन कीजिए:
(Calculate by short cut method of least squares,for trend values of the following data):

\begin{array}{|llllll|} \hline \text{Year} & 1999 & 2000 & 2001 & 2002 & 2003 \\ \hline \text {Sales(Rs.)} & 35 & 56 & 79 & 80 & 40 \\ \hline \end{array}
Solution:Calculation of Trend Values (Least Square Method)

\begin{array}{|cccccc|} \hline \text{Year} & \text{Sales(Y)} & & & & \text{Trend Values} \\ & (000 Rs.)  & X & XY & X^2 & Y_c=a+bx \\ \hline 1999 & 35 & -2 & -70 & 4 & 58+3.4 \times-2=51.2 \\ 2000 & 56 & -1 & -56 & 1 & 58+3.4 \times -1=54.6 \\ 2001 & 79 & 0 & 0 & 0 & 58+3.4 \times 0=58 \\ 2002 & 80 & 1 & 80 & 1 & 58+3.4 \times 1=61.4 \\ 2003 & 40 & 2 & 80 & 4 & 58+3.4 \times 2=64.8 \\ \hline \text { Total } & \Sigma Y=290 & 0 & \Sigma XY=34 & \Sigma X^2=10 & \Sigma Y_c=290 \\ \hline \end{array}

a=\frac{\Sigma Y}{N}=\frac{290}{5}=58 \\ b=\frac{\Sigma XY}{\Sigma X^2}=\frac{34}{10}=3.4 \\ Y_c=a+b x \Rightarrow Y_c=58+3.4 x
Illustration:9.निम्नलिखित समंकों के उपनति मूल्यों का निर्धारण न्यूनतम वर्ग रीति द्वारा कीजिए:
(Determine the trend values from the data given below by least squares method):

\begin{array}{|cc|} \hline \text {Year} & \text{Income }\\ & \text{in Rs 000} \\ \hline 1996 & 56 \\ 1997 & 55 \\ 1998 & 51 \\ 1999 & 47 \\ 2000 & 42 \\ 2001 & 38 \\ 2002 & 35 \\ 2003 & 32 \\ \hline \end{array}
Solution:Calculation of Trend Values (Least Long Square Method)

\begin{array}{|cccccc|} \hline \text {Year} & \text{Income(Y) } & & & & \text{Trend Values} \\ &  \text{(in Rs  000)} & X & XY & X^2 & Y_c=61.20-3.71x\\ \hline 1996 & 56 & 1 & 56 & 1 & 61.20-3.71 \times 1=57.49 \\ 1997 & 55 & 2 & 110 & 4 & 61.20-3.71 \times 2=53.78 \\ 1998 & 51 & 3 & 153 & 9 & 61.20 -3.71 \times 3=50.07 \\ 1999 & 47 & 4 & 188 & 16 & 61.20-3.71 \times 4=46.36 \\ 2000 & 42 & 5 & 210 & 25 & 61.20-3.71 \times 5=42.65 \\ 2001 & 38 & 6 & 228 & 36 & 61.20-3.71 \times 6=38.94 \\ 2002 & 35 & 7 & 245 & 49 & 61.20-3.71 \times 7=35.23 \\ 2003 & 32 & 8 & 256 & 64 & 61.20-3.71 \times 8= 31.52\\ \hline N=8 & \Sigma Y=356 & \Sigma X=36 & \Sigma XY=1446 & \Sigma X^2=204 & \Sigma Y_c=356.04 \\ \hline \end{array}

\Sigma Y=N a+b \Sigma X \Rightarrow 356=8 a+36 b \cdots(1) \\ \Sigma X Y=a \Sigma x+b \Sigma X^2 \Rightarrow 1446=36 a+204 b \cdots(2)
समीकरण (1) को 9 से तथा समीकरण (2) को 2 से गुणा करने पर:
\begin{array}{c}3204=72a+324b  \cdots(3) \\ 2892=72a+408b \cdots(4) \\ - \quad \quad - \quad \quad - \quad   \text{ घटाने पर } \\ \hline \end{array} \\ 312=-84b \\ \Rightarrow b=\frac{312}{-84}=-3.71
समीकरण
356=8 a+36 \times-3.71 \\ =8 a-133.56 \\ \Rightarrow 8 a =356+133.56=48956 \\ \Rightarrow a =\frac{489.56}{8}=61.195 \\ \Rightarrow a \approx 61.20 \\ Y =a+b X \\ Y=61.20-3.71 X
Illustration:10.न्यूनतम वर्ग रीति द्वारा निम्न श्रेणी के उपनति मूल्य ज्ञात कीजिए:
(Find the trend values from the following series by the method of least square):

\begin{array}{|llllll|} \hline \text{ year }& 1999 & 2000 & 2001 & 2002 & 2003 \\ \text { Sales } (000) & 35 & 36 & 79 & 80 & 40 \\ \hline \end{array}
Solution:Calculation of Trend Values (Least Square Method)

\begin{array}{|llllll|} \hline \text{year} & \text{Sales}(000) & & & & \text{Trend Values} \\ & Y & X & XY & X^2 & Y_c=58+3.4x \\ \hline 1999 & 35 & -2 & 70 & 4 & 58+3.4 \times -2=512\\ 2000 & 56 & -1 & -56 & 1 & 58+3.4 \times -1=54.6 \\ 2001 & 79 & 0 & 0 & 0 & 58+3.4 \times 0=58 \\ 2002 & 80 & 1 & 80 & 1 & 58+3.4 \times 1=61.4 \\ 2003 & 40 & 2 & 80 & 4 & 58+3.4 \times 2=84.8 \\ \hline N=5 & \Sigma Y=290 & \Sigma x=0 & \Sigma XY=34 & \Sigma X^2=10 & \Sigma y_c=290 \\ \hline \end{array}

a=\frac{\Sigma Y}{N}=\frac{290}{5}=58 \\ b=\frac{\Sigma XY}{\Sigma x^2}=\frac{34}{10}=3.4 \\ Y_c=a+b x \Rightarrow Y_c=5.8+3.4 x
Same as question 8
Illustration:11.निम्नलिखित के उपनति मूल्य न्यूनतम वर्ग रीति द्वारा परिकलित करें:
(Compute the trend from the following by method of least squares):

\begin{array}{|llllll|} \hline \text{ year }& 1999 & 2000 & 2001 & 2002 & 2003 \\ \text { Sales } (000) & 830 & 920 & 710 & 900 & 1690 \\ \hline \end{array}
Solution:Calculation of Trend Values (Least Square Method)

\begin{array}{|cccccc|} \hline \text{Year} & \text{Sales} (000)& & & & \text{Trend Values} \\ & Y & X & XY & X^2 & Y_c=1010+170x \\ \hline 1999 & 830 & -2 & -1660 & 4 & 1010+170 \times -2=670 \\ 2000 & 920 & -1 & -920 & 1 & 1010+170 \times -1=840 \\ 2001 & 710 & 0 & 0 & 0 & 1010+170 \times 0=1010 \\ 2002 & 900 & 1 & 900 & 1 & 1010+170 \times 1=1180 \\ 2003 & 1690 & 2 & 3380 & 4 & 1010+170 \times 2=1350 \\ \hline N=25 & \Sigma Y=5060 & \Sigma X=0 & \Sigma XY=1700 & \Sigma X^2=10 & \Sigma Y=5050 \\ \hline \end{array}

a=\frac{\Sigma Y}{N}=\frac{5060}{5}=1010 \\ b=\frac{\Sigma XY}{\Sigma X^2}=\frac{1700}{10}=170 \\ Y_c=a+b x \Rightarrow Y_c=1010+170 x

Illustration:12.रिजर्व बैंक की स्टर्लिंग सम्पत्तियों के उपनति मूल्य की गणना न्यूनतम वर्ग रीति द्वारा करें:
(Compute the trend of the sterling assets of the ‘Reserve Bank of India’ by the method of least squares)

\begin{array}{|lllllll|} \hline \text{ year }& 1997-98 & 1998-99 & 1999-2000 & 2000-01 & 2001-02 & 2002-03 \\ \text { Sterling } & 83 & 92 & 71 & 90 & 169 & 191 \\ \hline \end{array}

Solution:Calculation of Trend Values (Least Square Method)

\begin{array}{|cccccc|} \hline \text{Year} & \text{Sterling} (000)& & & & \text{Trend Values} \\ & \text{Assests} Y & X & X^2 & XY & Y_c=116+22.57x \\ \hline 1997-98 & 83 & -2.5 & 6.25 & -207.5 & 116+22.57 \times -2.5=59.58 \\ 1998-99 & 92 & -1.5 & 2.25 & -138 & 116+22.57 \times -1.5=82.15 \\ 1999-2000 & 71 &-0.5 & 0.25 & -35.5 & 116+22.57 \times -0.5=104.72 \\ 2000-01 & 90 & +0.5 & 0.25 & 45 & 116+22.57 \times 0.5=127.29 \\ 2001-02 & 169 & +1.5 & 2.25 & 253.5 & 116+22.57 \times 1.5=149.86 \\ 2002-03 & 191 & +2.5 & 6.25 & 477.5 & 116+22.57 \times 2.5=172.43\\ \hline N=6 & \Sigma Y=696 & \Sigma X=0 & \Sigma X^2=17.5 & \Sigma XY=395 & \Sigma Y_c=696.03 \\ \hline \end{array}
a=\frac{\Sigma Y}{N}=\frac{696}{6}=116 \\ b=\frac{\Sigma XY}{\Sigma X^2}=\frac{395}{17.5}=22.57 \\ Y_c=a+b x=116+22.57 x
Illustration:13.निम्नलिखित काल श्रेणी के समंकों के उपनति मूल्यों का निर्धारण न्यूनतम वर्ग रीति द्वारा कीजिए तथा 2005 की उपार्जनाओं का अनुमान लगावें:
(From the data relating to the following time series determine trend values by least squares method and estimate the earning for 2005):

\begin{array}{|cc|} \hline \text {Year} & \text{Earnings }\\ & \text{in lakh Rs.} \\ \hline 1997 & 90 \\ 1998 & 80 \\ 1999 & 90 \\ 2000 & 92 \\ 2001 & 83 \\ 2002 & 94 \\ 2003 & 99 \\ 2004 & 92 \\ \hline \end{array}
Solution:Calculation of Trend Values (Least Square Method)

\begin{array}{|llllll|} \hline \text{Year} & \text{earnings} & \text{Deviation Mid} & & & \text{Trend Values} \\ & Y & \text{ year 2000.5}X & X^2 & X Y & Y_c=64.5+3.71x \\ \hline 1997 & 90 & -3.5 & 12.25 & -315 & 90+1.33 \times -3.5=85.35 \\ 98 & 80 & -2.5 & 6.25 & -200 & 90+1.33 \times- 2.5=86.68 \\ 99 & 90 & -1.5 & 2.25 & -135 & 90+1.33 \times -1.5=88 \\ 2000 & 92 & -0.5 & 0.25 & -46 & 90+1.33 \times-0.5=89.34 \\ 2001 & 83 & +0.5 & 0 .25 & 41.5 & 90+1.33 \times 0.5=90 \\ 2002 & 94 & +1.5 & 2.25 & 141 & 90+1.33 \times 1.5=92 \\ 2003 & 99 & +2.5 & 6.25 & 247.5 & 90+1.33 \times 2.5=93.33 \\ 2004 & 92 & +3.5 & 12 .25 & 322 & 90+1.33 \times 3.5=94.66 \\ \hline N=8 & \Sigma Y=720 & \Sigma X=0 & \Sigma X^2=42 & \Sigma XY=56 & \Sigma Y_c=719.36 \\ \hline \end{array}

a=\frac{\Sigma Y}{N}=\frac{720}{8}=90 \\ b=\frac{\Sigma XY}{\Sigma X^2}=\frac{53}{42}=1.33 \\ Y_c=a+b x=90+1.33 x
2005 में उपनति मूल्य
=90+1.33 \times 4.5=95.985 \approx 96 Lakhs
Illustration:14.निम्नलिखित समंकों के लिए उपनति सीधी रेखा का निरूपण न्यूनतम वर्ग रीति द्वारा कीजिए तथा 2005 की आय का अनुमान भी लगावें:
(Fit a straight line trend by the method of least square of the following data and estimate the income for 2005):

\begin{array}{|cc|} \hline \text {Year} & \text{Earnings} \\ & \text{in lakh Rs.} \\ \hline 1997 & 38 \\ 1998 & 40 \\ 1999 & 65 \\ 2000 & 72 \\ 2001 & 50 \\ 2002 & 69 \\ 2003 & 87 \\ 2004 & 95 \\ \hline \end{array}
Solution:Calculation of Trend Values (Least Square Method)

\begin{array}{|lllllll|} \hline \text{Year} & \text{earnings} & \text{Deviation Mid} & & & & \text{Trend Values} \\ & Y & \text{ year 2000.5}& X & X^2 & Y & Y_c=64.5+3.71x \\ \hline 1997 & 38 & -3.5 & -7 & 49 & -266 & 64.5+3.71 \times -7=38.53 \\ 1998 & 40 &-2.5 & -5 & 25 & -200 & 64.5+3.71 \times -5=45.95 \\ 1999 & 65 & -1.5 & -3 & 9 & -195 & 64.5+3.71 \times -3=53.37 \\ 2000 & 72 & -0.5 & -1 & 1 & -72 & 64.5+3.71 \times -1=60.79 \\ 2001 & 50 & +1.5 & +1 & 1 & 50 & 64.5+3.71 \times 1=68.21 \\ 2002 & 69 & +1.5 & +3 & 9 & 207 & 64.5+3.71 \times 3=75.63 \\ 2003 & 87 & +2.5 &+5 & 25 & 435 & 64 \cdot 5+3.71 \times 5=83.05 \\ 2004 & 95 & +3 & +7 & 49 & 665 &64 \cdot 5+3.71 \times 7=90.47 \\ \hline N=8 & \Sigma Y=216 & & \Sigma X=0 & \Sigma X^2=168 & \Sigma XY=624 & \Sigma Y_c=516 \\ \hline \end{array}

a=\frac{\Sigma Y}{N}=\frac{516}{8}=64.5 \\ b=\frac{\Sigma XY}{\Sigma X^2}=\frac{624}{168}=3.71 \\ y_c=a+b x=64.5+3.71 x
वर्ष 2005 में उपनति मूल्य
=64.5+3.71×9=97.89 Lakhs
Illustration:15.किसी कम्पनी की बिक्री के समंक निम्न प्रकार है।समीकरण Y_c=ab^x का प्रयोग करते हुए वर्ष 2005 की बिक्री का अनुमान बताइए।जहाँ X=उपयुक्त वर्ष से विचलन तथा Y=बिक्री है।

\begin{array}{|cc|} \hline \text {Year} & \text{Sales}\\ & \text{in lakh Rs.} \\ \hline 1998 & 32 \\ 1999 & 47 \\ 2000 & 65 \\ 2001 & 92 \\ 2002 & 132 \\ 2003 & 190 \\ 2004 & 275 \\ \hline \end{array}
Solution:Calculation of Trend Values

\begin{array}{|llllll|} \hline \text{year} & \text{Sales} & & \log y & X^2 & X \log Y \\ & Y & X & AL \log y \\ \hline 98 & 32 & -3 & 1.5051 & 9 & -4.5153 \\ 99 & 47 & -2 & 1.6721 & 4 & -3.3442 \\ 2000 & 65 & -1 & 1.8129 & 1 & -1.8129 \\ 2001 & 92 & 0 & 1.9638 & 0 & 0 \\ 2002 & 132 & +1 & 2.1206 & 1 & 2.1206 \\ 2007 & 190 & +2 & 2.2288 & 4 & 14.5576 \\ 2004 & 275 & +3 & 2.4314 & 9 & 7.2942 \\ \hline N=7 & \Sigma Y=833 & \Sigma X=0 & \log Y=13.7847 & \Sigma X^2=28 & \Sigma Y_c=4.3 \\ \hline \end{array}

Expontial Trend : y=a b^x \\ \log y =\log a+x \log b \\ \Sigma \log y=\Sigma \log a \\ \Rightarrow \log a =\frac{\Sigma \log y}{N} \\ =\frac{13.7847}{7} \\ =1.969 \\ \Rightarrow \log a \approx 1.97
Similarly \Sigma X \cdot \log y=\log b \cdot \Sigma x^2 \\ \Rightarrow \log b=\frac{\Sigma x \cdot \log y}{\Sigma X^2} \\ =\frac{4.3}{28} \\ \Rightarrow \log b=0.1535 \\ \Rightarrow \log b \approx 0.15

\begin{array}{|llll|} \hline \text{year} & & \log y=\log a+ X \log b & \text{Trend} \\ & X & & AL \log y \\ \hline 98 & -3 & 1.97+(-3) 0.15=1.52 & 33.11 \\ 99 & -2 & 1.97+(-2) 0.15=1.67 & 46.77 \\ 2000 & -1 & 1.97+(-1) 0.15=1.82 & 66.07 \\ 2001 & 0 & 1.97+(0) 0.15=1.97 & 93.33 \\ 2002 & +1 & 1.97+1(0.15)=2.12 & 131.8 \\ 2003 & +2 & 1.97+2 \times 0.15=2.27 & 186.2 \\ 2004 & +3 & 1.97+3 \times 0.15=2.42 & 263 \\ 2005 & +4 & 1.97+4 \times 0.15=2.57 & 371.50 \\ \hline \end{array}
उपर्युक्त उदाहरणों के सांख्यिकी में न्यूनतम वर्ग रीति (Least Squares Method in Statistics),न्यूनतम वर्ग रीति द्वारा उपनति मूल्यों का निर्धारण (Determine Trend Values By Least Squares Method) को समझ सकते हैं।

3.सांख्यिकी में न्यूनतम वर्ग रीति पर आधारित समस्याएँ (Problems Based on Least Squares Method in Statistics):

(1.)शक्कर उत्पादित करने वाली एक फैक्ट्री के उत्पादन आँकड़े निम्नलिखित हैं।आप न्यूनतम वर्ग रीति (Method of least squares) द्वारा सरल रेखा उपनति (straight line trend) निश्चित कीजिए।
\begin{array}{|cc|} \hline \text {वर्ष} & \text{ उत्पादन  } \\ & \text{(हजार मनों में)}\\ \hline 1951 & 80 \\ 1952 & 90 \\ 1953 & 92 \\ 1954 & 83 \\ 1955 & 94 \\ 1956 & 99 \\ 1957 & 92 \\ \hline \end{array}
(2.)उपर्युक्त प्रश्न को लघुरीति से कीजिए।
उत्तर (Answers): (1.) Y_c=82+2X
उपनति मूल्य y_c=84,86,88,90,92,94,96 
\Sigma Y_c=630
(2.)Y_c=90+2X
उपनति मूल्य Y_c=84,86,88,90,92,94,96
\Sigma Y_c=630
उपर्युक्त सवालों को हल करने पर सांख्यिकी में न्यूनतम वर्ग रीति (Least Squares Method in Statistics),न्यूनतम वर्ग रीति द्वारा उपनति मूल्यों का निर्धारण (Determine Trend Values By Least Squares Method) को ठीक से समझ सकते हैं।

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4.सांख्यिकी में न्यूनतम वर्ग रीति (Frequently Asked Questions Related to Least Squares Method in Statistics),न्यूनतम वर्ग रीति द्वारा उपनति मूल्यों का निर्धारण (Determine Trend Values By Least Squares Method) से सम्बन्धित अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न:

प्रश्न:1.रेखीय उपनति ज्ञात करने का सूत्र लिखो। (Write Down the Formulas of Straight Line Equation):

उत्तर:मूल समीकरण (Key Equation) Y_c=a+bx
सामान्य समीकरण (Normal Equation)
(1.)प्रत्यक्ष रीति (Direct Method)
\Sigma Y=Na+b \Sigma X, \Sigma XY=a \Sigma X+b \Sigma X^2
(2.)लघु रीति (Short cut Method)
\Sigma Y=Na, \Sigma XY=b \Sigma X^2

प्रश्न:2.काल श्रेणी विश्लेषण से क्या अभिप्राय है? (What is Meant by Analysis of Time Series?):

उत्तर:जब समय से सम्बद्ध मूल्यों को एक श्रेणी के रूप में लिखा जाता है तो यह काल श्रेणी (Time series) कहलाती है और समय की गति के साथ-साथ इन मूल्यों में होने वाले दीर्घकालीन एवं अल्पकालीन उच्चावचनों का विधिवत अध्ययन काल श्रेणी का विश्लेषण कहलाता है।

प्रश्न:3.उपनति क्या है? (What is Trend?):

उत्तर:काल श्रेणी में दीर्घकालीन प्रवृत्ति का आशय दीर्घकालीन परिवर्तनों से है।किसी भी काल श्रेणी में लम्बे समय में वृद्धि या कमी (परिवर्तन) की स्वाभाविक प्रवृत्ति होती है।उसी को दीर्घकालीन प्रवृत्ति (उपनति) कहते हैं।उदाहरणार्थ भारत में 1990 में यदि खाद्यान्न-उत्पादन का अध्ययन करें तो यह स्पष्ट हो जाता है कि कुछ वर्षों में बाढ़,अनावृष्टि या अन्य प्राकृतिक प्रकोपों से उत्पादन कमी होते हुए भी दीर्घकालीन वृद्धि की प्रवृत्ति पाई जाती है।इसका कारण प्रविधि में सुधार,किस्म नियन्त्रण,सिंचाई सुविधाओं का विकास आदि है।
उपर्युक्त प्रश्नों के उत्तर द्वारा सांख्यिकी में न्यूनतम वर्ग रीति (Least Squares Method in Statistics),न्यूनतम वर्ग रीति द्वारा उपनति मूल्यों का निर्धारण (Determine Trend Values By Least Squares Method) के बारे में ओर अधिक जानकारी प्राप्त कर सकते हैं।

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Least Squares Method in Statistics

सांख्यिकी में न्यूनतम वर्ग रीति
(Least Squares Method in Statistics)

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सांख्यिकी में न्यूनतम वर्ग रीति (Least Squares Method in Statistics) द्वारा काल श्रेणी के
समंकों के उपनति मूल्य निर्धारण करने हेतु कुछ सवालों को हल करेंगे।

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