• Skip to primary navigation
  • Skip to main content
  • Skip to primary sidebar
  • Skip to footer

GKPAD.COM

ONLINE HINDI EDUCATION PORTAL

  • Home
  • Blog
  • Sarkari Result
  • University Books
  • University Papers
  • University Syllabus
  • About Us

IGNOU MEC-203 Solved Question Paper PDF Download

The IGNOU MEC-203 Solved Question Paper PDF Download page is designed to help students access high-quality exam resources in one place. Here, you can find ignou solved question paper IGNOU Previous Year Question paper solved PDF that covers all important questions with detailed answers. This page provides IGNOU all Previous year Question Papers in one PDF format, making it easier for students to prepare effectively.

  • IGNOU MEC-203 Solved Question Paper in Hindi
  • IGNOU MEC-203 Solved Question Paper in English
  • IGNOU Previous Year Solved Question Papers (All Courses)

Whether you are looking for IGNOU Previous Year Question paper solved in English or ignou previous year question paper solved in hindi, this page offers both options to suit your learning needs. These solved papers help you understand exam patterns, improve answer writing skills, and boost confidence for upcoming exams.

IGNOU MEC-203 Solved Question Paper PDF

IGNOU Previous Year Solved Question Papers

This section provides IGNOU MEC-203 Solved Question Paper PDF in both Hindi and English. These ignou solved question paper IGNOU Previous Year Question paper solved PDF include detailed answers to help you understand exam patterns and improve your preparation. You can also access IGNOU all Previous year Question Papers in one PDF for quick and effective revision before exams.


IGNOU MEC-203 Previous Year Solved Question Paper in Hindi

Q1. (क) एक माँग फलन इस प्रकार है : q=Ap ε जहाँ ε < 0। माँग की कीमत लोच आकलित कीजिए। (ख) एक रैखिक समघात उत्पादन फलन इस प्रकार है : Q=AK α L β जहाँ A, α, β > 0 और α + β = 1। L तथा K की सीमांत उत्पादिताएँ ज्ञात कीजिए तथा यूलर प्रमेय की पुष्टि कीजिए।

Ans.

(क) माँग की कीमत लोच

दिया गया माँग फलन है: q = Ap ε जहाँ q माँगी गई मात्रा है, p कीमत है, A एक धनात्मक स्थिरांक है, और ε लोच का गुणांक है (ε < 0)।

माँग की कीमत लोच (E d ) को कीमत में प्रतिशत परिवर्तन के प्रति माँग की गई मात्रा में प्रतिशत परिवर्तन की प्रतिक्रिया के रूप में परिभाषित किया गया है। इसका सूत्र है: E d = (माँग में प्रतिशत परिवर्तन) / (कीमत में प्रतिशत परिवर्तन) = (Δq/q) / (Δp/p) = (dq/dp) * (p/q)

इसकी गणना करने के लिए, हमें पहले कीमत (p) के संबंध में माँग फलन (q) का अवकलज (derivative) ज्ञात करना होगा: dq/dp = d/dp (Ap ε ) शक्ति नियम (power rule) का उपयोग करके, हमें मिलता है: dq/dp = A ε p (ε-1)

अब, हम इस अवकलज को लोच के सूत्र में प्रतिस्थापित करते हैं: E d = (A ε p (ε-1) ) * (p/q)

हम जानते हैं कि q = Ap ε । इसे सूत्र में प्रतिस्थापित करने पर: E d = (Aεp ε-1 ) * (p / (Ap ε ))

अब हम व्यंजक को सरल करते हैं: E d = (Aεp ε-1+1 ) / (Ap ε ) E d = (Aεp ε ) / (Ap ε )

अंश और हर में से Ap ε को रद्द करने पर, हमें मिलता है: E d = ε

अतः, दिए गए माँग फलन के लिए माँग की कीमत लोच स्थिर और ε के बराबर है। इस प्रकार के माँग फलन को स्थिर-लोच माँग फलन कहा जाता है। चूंकि प्रश्न में दिया गया है कि ε < 0, यह माँग के नियम के अनुरूप है, जिसके अनुसार कीमत और माँगी गई मात्रा में विपरीत संबंध होता है।

(ख) सीमांत उत्पादिता और यूलर प्रमेय

दिया गया उत्पादन फलन कॉब-डगलस प्रकार का एक रैखिक समघात उत्पादन फलन है: Q = AK α L β जहाँ Q उत्पादन है, K पूँजी है, L श्रम है, और A, α, β धनात्मक स्थिरांक हैं। यह भी दिया गया है कि α + β = 1, जो पैमाने के प्रति स्थिर प्रतिफल (constant returns to scale) को इंगित करता है।

1. सीमांत उत्पादिताएँ:

श्रम की सीमांत उत्पादिता (MP L ): यह श्रम की एक अतिरिक्त इकाई का उपयोग करने से उत्पादन में होने वाला परिवर्तन है, जबकि पूँजी स्थिर रहती है। इसकी गणना Q के L के सापेक्ष आंशिक अवकलज लेकर की जाती है। MP L = ∂Q/∂L = ∂/∂L (AK α L β ) MP L = AK α * (βL β-1 ) MP L = β * (AK α L β / L) चूंकि Q = AK α L β , हम इसे इस प्रकार लिख सकते हैं: MP L = β(Q/L) यह श्रम की औसत उत्पादकता (Q/L) का β गुना है।

पूँजी की सीमांत उत्पादिता (MP K ): यह पूँजी की एक अतिरिक्त इकाई का उपयोग करने से उत्पादन में होने वाला परिवर्तन है, जबकि श्रम स्थिर रहता है। इसकी गणना Q के K के सापेक्ष आंशिक अवकलज लेकर की जाती है। MP K = ∂Q/∂K = ∂/∂K (AK α L β ) MP K = A (αK α-1 ) L β MP K = α * (AK α L β / K) चूंकि Q = AK α L β , हम इसे इस प्रकार लिख सकते हैं: MP K = α(Q/K) यह पूँजी की औसत उत्पादकता (Q/K) का α गुना है।

2. यूलर प्रमेय का सत्यापन:

यूलर प्रमेय के अनुसार, यदि कोई फलन Q(K, L) घात ‘n’ का समघात है, तो: K (∂Q/∂K) + L (∂Q/∂L) = nQ

हमारे मामले में, उत्पादन फलन घात (α + β) का समघात है। चूंकि α + β = 1 दिया गया है, यह फलन घात 1 का समघात है। इसलिए, हमें यह सत्यापित करना होगा कि: K MP K + L MP L = 1 * Q

MP K और MP L के लिए हमारे द्वारा प्राप्त व्यंजकों को प्रतिस्थापित करने पर: वाम पक्ष = K [α(Q/K)] + L [β(Q/L)]

K और L को रद्द करने पर: वाम पक्ष = αQ + βQ

Q को उभयनिष्ठ लेने पर: वाम पक्ष = (α + β)Q

चूंकि हमें दिया गया है कि α + β = 1: वाम पक्ष = (1)Q = Q

इस प्रकार, वाम पक्ष = दक्षिण पक्ष (Q = Q)। अतः, यूलर प्रमेय सत्यापित होता है । यह दर्शाता है कि यदि उत्पादन के कारकों (श्रम और पूँजी) को उनकी सीमांत उत्पादिताओं के बराबर भुगतान किया जाता है, तो कुल उत्पादन पूरी तरह से समाप्त हो जाएगा (उत्पाद की थकावट प्रमेय)।

Q2. क्रेमर के नियम का प्रयोग करते हुए निम्नलिखित समीकरणों के निकाय को हल कीजिए : 5x₁ – 2x₂ + 3x₃ = 6 2x₁ – 5x₃ = 2 4x₁ – 5x₂ + 6x₃ = 7

Ans. दिए गए रैखिक समीकरणों का निकाय है:

5x₁ – 2x₂ + 3x₃ = 6

2x₁ + 0x₂ – 5x₃ = 2

4x₁ – 5x₂ + 6x₃ = 7

क्रेमर का नियम (Cramer’s Rule) एक विधि है जिसका उपयोग रैखिक समीकरणों के निकाय का हल ज्ञात करने के लिए किया जाता है, बशर्ते कि गुणांक आव्यूह का सारणिक (determinant) गैर-शून्य हो। हल इस प्रकार दिया जाता है: x₁ = |A₁| / |A|, x₂ = |A₂| / |A|, x₃ = |A₃| / |A|

चरण 1: गुणांक आव्यूह (A) का सारणिक |A| ज्ञात करना।

गुणांक आव्यूह A है:

| 5 -2 3 | A = | 2 0 -5 | | 4 -5 6 | |A| की गणना पहली पंक्ति के अनुदिश विस्तार करके की जा सकती है: |A| = 5 (0 6 – (-5) (-5)) – (-2) (2 6 – (-5) 4) + 3 (2 (-5) – 0 * 4) |A| = 5 (0 – 25) + 2 (12 + 20) + 3 * (-10 – 0) |A| = 5 (-25) + 2 (32) + 3 * (-10) |A| = -125 + 64 – 30 |A| = -91

चूंकि |A| ≠ 0, एक अद्वितीय हल मौजूद है।

चरण 2: |A₁| की गणना करना।

|A₁| ज्ञात करने के लिए, हम A के पहले कॉलम को स्थिरांक सदिश B = [6, 2, 7]ᵀ से प्रतिस्थापित करते हैं: | 6 -2 3 | A₁ =| 2 0 -5 | | 7 -5 6 | |A₁| = 6 (0 6 – (-5) (-5)) – (-2) (2 6 – (-5) 7) + 3 (2 (-5) – 0 * 7) |A₁| = 6 (-25) + 2 (12 + 35) + 3 * (-10) |A₁| = -150 + 2 * (47) – 30 |A₁| = -150 + 94 – 30 |A₁| = -86

चरण 3: |A₂| की गणना करना।

|A₂| ज्ञात करने के लिए, हम A के दूसरे कॉलम को B से प्रतिस्थापित करते हैं: | 5 6 3 | A₂ =| 2 2 -5 | | 4 7 6 | |A₂| = 5 (2 6 – (-5) 7) – 6 (2 6 – (-5) 4) + 3 (2 7 – 2 * 4) |A₂| = 5 (12 + 35) – 6 (12 + 20) + 3 * (14 – 8) |A₂| = 5 (47) – 6 (32) + 3 * (6) |A₂| = 235 – 192 + 18 |A₂| = 61

चरण 4: |A₃| की गणना करना।

|A₃| ज्ञात करने के लिए, हम A के तीसरे कॉलम को B से प्रतिस्थापित करते हैं: | 5 -2 6 | A₃ =| 2 0 2 | | 4 -5 7 | |A₃| = 5 (0 7 – 2 (-5)) – (-2) (2 7 – 2 4) + 6 (2 (-5) – 0 * 4) |A₃| = 5 (0 + 10) + 2 (14 – 8) + 6 * (-10) |A₃| = 5 (10) + 2 (6) – 60 |A₃| = 50 + 12 – 60 |A₃| = 2

चरण 5: चरों (variables) का मान ज्ञात करना।

अब हम क्रेमर के नियम का उपयोग करके x₁, x₂, और x₃ का मान ज्ञात करते हैं:

x₁ = |A₁| / |A| = -86 / -91 = 86/91

x₂ = |A₂| / |A| = 61 / -91 = -61/91

x₃ = |A₃| / |A| = 2 / -91 = -2/91

अतः, समीकरण निकाय का हल है: x₁ = 86/91, x₂ = -61/91, x₃ = -2/91

Q3. (क) समझाइए कि किस प्रकार अवकल समीकरण विधि द्वारा हैरोड-डोमर प्रतिमान का समाधान ज्ञात किया जा सकता है। (ख) एक उदाहरण प्रयोग करते हुए एक प्रथम कोटि अवकल समीकरण का सामान्य हल आकलित करने की विधि को समझाइए।

Ans.

(क) अवकल समीकरण और हैरोड-डोमर प्रतिमान

हैरोड-डोमर मॉडल आर्थिक विकास का एक कीनेसियन मॉडल है। यह बताता है कि एक अर्थव्यवस्था की विकास दर बचत अनुपात और पूंजी-उत्पाद अनुपात पर कैसे निर्भर करती है। मॉडल का मुख्य समीकरण एक अवकल समीकरण के माध्यम से प्राप्त और हल किया जा सकता है।

मॉडल की मुख्य धारणाएँ:

  1. बचत फलन (Savings Function): कुल बचत (S) राष्ट्रीय आय (Y) का एक स्थिर अनुपात (s) है। S = sY, जहाँ ‘s’ सीमांत बचत प्रवृत्ति है (0 < s < 1)।
  2. निवेश और पूँजी स्टॉक (Investment and Capital Stock): शुद्ध निवेश (I) पूँजी स्टॉक (K) में परिवर्तन की दर के बराबर है। I = ΔK = dK/dt
  3. उत्पादन फलन (Production Function): पूँजी-उत्पाद अनुपात (v) स्थिर माना जाता है। इसका अर्थ है कि उत्पादन की एक इकाई का उत्पादन करने के लिए पूँजी की ‘v’ इकाइयों की आवश्यकता होती है। v = K/Y या K = vY इसका अवकलन करने पर, हमें निवेश के लिए एक और अभिव्यक्ति मिलती है: I = dK/dt = v(dY/dt)

अवकल समीकरण का निर्माण और समाधान:

संतुलन में, एक अर्थव्यवस्था में नियोजित बचत नियोजित निवेश के बराबर होनी चाहिए: S = I

उपरोक्त समीकरणों से मान प्रतिस्थापित करने पर: sY = v(dY/dt)

इस समीकरण को पुनर्व्यवस्थित करने पर हमें आय (Y) के लिए एक प्रथम कोटि का रैखिक अवकल समीकरण मिलता है: dY/dt = (s/v)Y

या (dY/dt) – (s/v)Y = 0

इस अवकल समीकरण को चरों को पृथक करके हल किया जा सकता है: (1/Y) dY = (s/v) dt

दोनों पक्षों का समाकलन करने पर: ∫(1/Y) dY = ∫(s/v) dt

ln(Y) = (s/v)t + C

जहाँ C समाकलन का स्थिरांक है।

Y के लिए हल करने पर: Y(t) = e (s/v)t + C = e C * e (s/v)t

यदि हम प्रारंभिक समय t=0 पर प्रारंभिक आय को Y₀ मानते हैं, तो Y(0) = Y₀ = e C ।

अतः, समाधान है: Y(t) = Y₀ * e (s/v)t

यह समाधान दर्शाता है कि हैरोड-डोमर मॉडल में संतुलन बनाए रखने के लिए, आय को एक स्थिर दर से बढ़ना चाहिए। यह वृद्धि दर, जिसे ‘अभिप्रेत विकास दर’ (Warranted Rate of Growth, G W ) कहा जाता है, G W = s/v के बराबर है। इस प्रकार, अवकल समीकरण यह प्रदर्शित करने में मदद करता है कि स्थिर विकास के लिए आय को घातांकीय (exponentially) रूप से बढ़ना चाहिए।

(ख) प्रथम कोटि अवकल समीकरण का सामान्य हल (उदाहरण सहित)

एक प्रथम कोटि रैखिक अवकल समीकरण का मानक रूप है: dy/dx + P(x)y = Q(x)

इस प्रकार के समीकरण को हल करने की एक मानक विधि ‘समाकलन गुणक’ (Integrating Factor – IF) का उपयोग करना है।

हल करने की विधि:

  1. समाकलन गुणक (IF) की गणना करें: IF की गणना सूत्र द्वारा की जाती है: IF = e ∫P(x)dx
  2. समीकरण को IF से गुणा करें: मूल समीकरण के दोनों पक्षों को IF से गुणा करें। IF (dy/dx) + IF P(x)y = IF * Q(x) इस चरण के बाद, समीकरण का बायाँ पक्ष हमेशा (y IF) का x के सापेक्ष अवकलज होता है, अर्थात d/dx(y IF)।
  3. दोनों पक्षों का समाकलन करें: ∫d/dx(y IF) dx = ∫IF Q(x) dx y IF = ∫IF Q(x) dx + C
  4. y के लिए हल करें: y को अलग करके सामान्य हल प्राप्त करें। y = (1/IF) [∫IF Q(x) dx + C] यहाँ ‘C’ समाकलन का स्थिरांक है, और इसकी उपस्थिति के कारण हल को ‘सामान्य हल’ कहा जाता है।

उदाहरण: निम्नलिखित अवकल समीकरण का सामान्य हल ज्ञात करें: dy/dx + 3y = 9

चरण 1: P(x) और Q(x) को पहचानें। मानक रूप dy/dx + P(x)y = Q(x) से तुलना करने पर, हम पाते हैं: P(x) = 3 Q(x) = 9

चरण 2: समाकलन गुणक (IF) की गणना करें। IF = e ∫P(x)dx = e ∫3dx = e 3x

चरण 3: समीकरण को IF से गुणा करें। e 3x (dy/dx) + e 3x (3y) = 9e 3x बायाँ पक्ष d/dx(y * e 3x ) के बराबर है। d/dx(y * e 3x ) = 9e 3x

चरण 4: दोनों पक्षों का x के सापेक्ष समाकलन करें। ∫d/dx(y * e 3x ) dx = ∫9e 3x dx y e 3x = 9 (e 3x / 3) + C y * e 3x = 3e 3x + C

चरण 5: y के लिए हल करें। समीकरण के दोनों पक्षों को e 3x से विभाजित करें: y = (3e 3x / e 3x ) + (C / e 3x ) y = 3 + Ce -3x

यह दिए गए प्रथम कोटि अवकल समीकरण का सामान्य हल है।

Q4. एक प्राचल और एक सांख्यिक में भेद कीजिए। एक उदाहरण द्वारा किसी सांख्यिक के प्रतिदर्श बंटन की अवधारणा को समझाइए।

Ans.

प्राचल (Parameter) बनाम सांख्यिक (Statistic)

सांख्यिकीय विश्लेषण में, प्राचल और सांख्यिक दो मौलिक अवधारणाएँ हैं, लेकिन वे जनसंख्या और प्रतिदर्श के बीच के अंतर से संबंधित हैं।

  • प्राचल (Parameter):
    • एक प्राचल एक संख्यात्मक मान है जो एक पूरी जनसंख्या (population) की विशेषता का वर्णन करता है।
    • यह एक निश्चित, स्थिर मान होता है, लेकिन व्यवहार में यह आमतौर पर अज्ञात होता है क्योंकि पूरी आबादी से डेटा एकत्र करना अक्सर असंभव या अव्यावहारिक होता है।
    • प्राचलों को आमतौर पर ग्रीक अक्षरों का उपयोग करके दर्शाया जाता है।
    • उदाहरण:
      • जनसंख्या माध्य (μ)
      • जनसंख्या मानक विचलन (σ)
      • जनसंख्या अनुपात (P)
  • सांख्यिक (Statistic):
    • एक सांख्यिक एक संख्यात्मक मान है जो एक प्रतिदर्श (sample) की विशेषता का वर्णन करता है, जो जनसंख्या का एक उपसमूह है।
    • यह एक परिवर्तनशील मान है; इसका मान इस बात पर निर्भर करता है कि जनसंख्या से कौन सा विशेष प्रतिदर्श लिया गया है। यदि हम एक ही जनसंख्या से एक और प्रतिदर्श लेते हैं, तो सांख्यिक का मान संभवतः भिन्न होगा।
    • सांख्यिक का उपयोग संबंधित जनसंख्या प्राचल का अनुमान लगाने के लिए किया जाता है।
    • सांख्यिकों को आमतौर पर रोमन अक्षरों का उपयोग करके दर्शाया जाता है।
    • उदाहरण:
      • प्रतिदर्श माध्य (x̄)
      • प्रतिदर्श मानक विचलन (s)
      • प्रतिदर्श अनुपात (p̂)

संक्षेप में, प्राचल जनसंख्या का वर्णन करते हैं, जबकि सांख्यिक प्रतिदर्श का वर्णन करते हैं। हम अज्ञात प्राचलों के बारे में अनुमान लगाने के लिए ज्ञात सांख्यिकों का उपयोग करते हैं।

सांख्यिक का प्रतिदर्श बंटन (Sampling Distribution of a Statistic)

एक सांख्यिक का प्रतिदर्श बंटन एक ही जनसंख्या से लिए गए समान आकार के सभी संभावित प्रतिदर्शों से गणना किए गए सांख्यिक के मानों का सैद्धांतिक संभाव्यता बंटन है। यह एक महत्वपूर्ण अवधारणा है जो प्रतिदर्श-से-प्रतिदर्श परिवर्तनशीलता का वर्णन करती है।

उदाहरण: प्रतिदर्श माध्य (x̄) का प्रतिदर्श बंटन

आइए एक ऐसी स्थिति की कल्पना करें जहाँ हम एक बड़े विश्वविद्यालय में सभी स्नातक छात्रों की औसत आयु (जनसंख्या माध्य, μ) जानना चाहते हैं। मान लीजिए कि वास्तविक (अज्ञात) औसत आयु μ = 21 वर्ष है।

  1. प्रतिदर्श लेना: हम पूरी आबादी का सर्वेक्षण नहीं कर सकते, इसलिए हम एक यादृच्छिक प्रतिदर्श लेते हैं, मान लीजिए n=50 छात्रों का, और उनकी औसत आयु की गणना करते हैं। मान लीजिए कि इस पहले प्रतिदर्श के लिए, हमें प्रतिदर्श माध्य x̄₁ = 21.5 वर्ष मिलता है।
  2. प्रक्रिया को दोहराना: अब, कल्पना करें कि हम इस प्रक्रिया को बार-बार दोहराते हैं। हम 50 छात्रों का एक और यादृच्छिक प्रतिदर्श लेते हैं और उसका माध्य, x̄₂, ज्ञात करते हैं, जो शायद 20.9 वर्ष आता है। हम तीसरा प्रतिदर्श लेते हैं और x̄₃ = 21.2 वर्ष पाते हैं, और इसी तरह हजारों बार।
  3. बंटन का निर्माण: हमारे पास अब प्रतिदर्श माध्यों का एक बहुत बड़ा संग्रह होगा: {21.5, 20.9, 21.2, 21.8, 20.7, …}। यदि हम इन सभी अलग-अलग प्रतिदर्श माध्यों का एक हिस्टोग्राम बनाते हैं, तो वह हिस्टोग्राम प्रतिदर्श माध्य के प्रतिदर्श बंटन का अनुमान लगाएगा।

प्रतिदर्श बंटन की प्रमुख विशेषताएँ (केंद्रीय सीमा प्रमेय के अनुसार):

  • केंद्र (Mean): प्रतिदर्श माध्यों के इस बंटन का माध्य (μ x̄ ) जनसंख्या माध्य (μ) के बराबर होगा। हमारे उदाहरण में, सभी संभावित x̄ का औसत 21 वर्ष के बहुत करीब होगा।
  • विस्तार (Spread): प्रतिदर्श माध्यों के बंटन का मानक विचलन, जिसे माध्य की मानक त्रुटि (Standard Error of the Mean) कहा जाता है, σ x̄ = σ/√n होता है, जहाँ σ जनसंख्या का मानक विचलन है और n प्रतिदर्श का आकार है। यह दिखाता है कि बड़े प्रतिदर्श (बड़ा n) माध्य में कम परिवर्तनशीलता (छोटी मानक त्रुटि) की ओर ले जाते हैं।
  • आकार (Shape): केंद्रीय सीमा प्रमेय (Central Limit Theorem) के अनुसार, यदि प्रतिदर्श का आकार पर्याप्त रूप से बड़ा है (आमतौर पर n ≥ 30), तो प्रतिदर्श माध्य का प्रतिदर्श बंटन लगभग सामान्य (Normal Distribution) होगा, भले ही मूल जनसंख्या का बंटन कैसा भी हो।

यह प्रतिदर्श बंटन की अवधारणा है जो हमें एक ही प्रतिदर्श से प्राप्त जानकारी के आधार पर जनसंख्या प्राचल के बारे में अनुमान लगाने और परिकल्पना परीक्षण करने की अनुमति देती है। यह हमें यह मापने में मदद करता है कि हमारा प्रतिदर्श सांख्यिक जनसंख्या प्राचल का कितना विश्वसनीय अनुमान है।

Q5. दिया गया है A= | 6 6 | | 5 -3 | अभिलाक्षणिक मूल और अभिलाक्षणिक सदिश आकलित कीजिए।

Ans. दिया गया आव्यूह (Matrix) है:

| 6 6 | A = | 5 -3 |

अभिलाक्षणिक मूल (Characteristic Roots or Eigenvalues) और अभिलाक्षणिक सदिश (Characteristic Vectors or Eigenvectors) की गणना करने के लिए, हम निम्नलिखित चरणों का पालन करते हैं:

चरण 1: अभिलाक्षणिक समीकरण बनाना और अभिलाक्षणिक मूल ज्ञात करना

अभिलाक्षणिक मूल (λ) को अभिलाक्षणिक समीकरण |A – λI| = 0 को हल करके पाया जाता है, जहाँ I एक समान आव्यूह (identity matrix) है।

A – λI = | 6 6 | – λ | 1 0 | = | 6 6 | – | λ 0 | = | 6-λ 6 | | 5 -3 | | 0 1 | | 5 -3 | | 0 λ | | 5 -3-λ |

अब हम इस आव्यूह के सारणिक (determinant) को शून्य के बराबर सेट करते हैं: |A – λI| = (6 – λ)(-3 – λ) – (6)(5) = 0

-18 – 6λ + 3λ + λ² – 30 = 0

λ² – 3λ – 48 = 0

यह एक द्विघात समीकरण है। हम द्विघात सूत्र का उपयोग करके λ के मान ज्ञात कर सकते हैं: λ = [-b ± √(b² – 4ac)] / 2a यहाँ a=1, b=-3, c=-48 है।

λ = [ -(-3) ± √((-3)² – 4 1 (-48)) ] / 2 * 1 λ = [ 3 ± √(9 + 192) ] / 2 λ = [ 3 ± √(201) ] / 2

अतः, अभिलाक्षणिक मूल हैं: λ₁ = (3 + √201) / 2 और λ₂ = (3 – √201) / 2

चरण 2: प्रत्येक अभिलाक्षणिक मूल के लिए अभिलाक्षणिक सदिश ज्ञात करना

अभिलाक्षणिक सदिश V = [x, y]ᵀ को समीकरण (A – λI)V = 0 को हल करके पाया जाता है।

अभिलाक्षणिक मूल λ₁ = (3 + √201) / 2 के लिए:

(A – λ₁I)V = 0 | 6-λ₁ 6 | |x| = |0| | 5 -3-λ₁ | |y| |0| पहली पंक्ति का उपयोग करके: (6 – λ₁)x + 6y = 0 (6 – (3 + √201)/2)x + 6y = 0 ((12 – 3 – √201)/2)x + 6y = 0 ((9 – √201)/2)x = -6y (9 – √201)x = -12y

यदि हम x = 12 चुनते हैं, तो y = -(9 – √201) = √201 – 9। तो, λ₁ के संगत एक अभिलाक्षणिक सदिश है: V₁ = k * [ 12, (√201 – 9) ]ᵀ , जहाँ k कोई भी गैर-शून्य स्थिरांक है।

अभिलाक्षणिक मूल λ₂ = (3 – √201) / 2 के लिए:

(A – λ₂I)V = 0 | 6-λ₂ 6 | |x| = |0| | 5 -3-λ₂ | |y| |0| पहली पंक्ति का उपयोग करके: (6 – λ₂)x + 6y = 0 (6 – (3 – √201)/2)x + 6y = 0 ((12 – 3 + √201)/2)x + 6y = 0 ((9 + √201)/2)x = -6y (9 + √201)x = -12y

यदि हम x = 12 चुनते हैं, तो y = -(9 + √201)। तो, λ₂ के संगत एक अभिलाक्षणिक सदिश है: V₂ = k * [ 12, -(9 + √201) ]ᵀ , जहाँ k कोई भी गैर-शून्य स्थिरांक है।

Q6. प्वॉयसां बंटन के मुख्य अभिलक्षणों को स्पष्ट कीजिए।

Ans.

प्वॉयसां बंटन (Poisson Distribution) एक असतत संभाव्यता बंटन है जो एक निश्चित समय अंतराल या स्थान के क्षेत्र में होने वाली घटनाओं की दी गई संख्या की संभावना को व्यक्त करता है, यदि ये घटनाएँ एक ज्ञात स्थिर औसत दर से और पिछली घटना के बाद के समय से स्वतंत्र रूप से होती हैं। इसका नाम फ्रांसीसी गणितज्ञ सिमोन डेनिस प्वॉयसां के नाम पर रखा गया है।

प्वॉयसां बंटन के मुख्य अभिलक्षण निम्नलिखित हैं:

  1. असतत बंटन (Discrete Distribution): यह एक असतत बंटन है, जिसका अर्थ है कि चर केवल पूर्णांक मान ले सकता है (0, 1, 2, 3, …)। यह उन घटनाओं की संख्या को मापता है जिन्हें गिना जा सकता है।
  2. एकल प्राचल (Single Parameter – λ): बंटन को पूरी तरह से एक ही प्राचल, लैम्ब्डा (λ) द्वारा परिभाषित किया जाता है। λ उस निश्चित अंतराल में होने वाली घटनाओं की औसत संख्या या अपेक्षित मान का प्रतिनिधित्व करता है।
  3. संभाव्यता द्रव्यमान फलन (Probability Mass Function – PMF): किसी विशेष अंतराल में k घटनाओं के घटित होने की प्रायिकता PMF द्वारा दी जाती है: P(X = k) = (e -λ * λ k ) / k! जहाँ:
    • k सफलताओं (घटनाओं) की संख्या है (k = 0, 1, 2, …)।
    • e यूलर की संख्या है (लगभग 2.71828)।
    • λ घटनाओं की औसत संख्या है।
  4. माध्य और प्रसरण की समानता (Equality of Mean and Variance): प्वॉयसां बंटन की एक अनूठी और महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि इसका माध्य (mean) और प्रसरण (variance) दोनों इसके प्राचल λ के बराबर होते हैं। माध्य (E[X]) = λ प्रसरण (Var[X]) = λ
  5. आकार और विषमता (Shape and Skewness): बंटन आमतौर पर धनात्मक रूप से विषम (positively skewed) या दाईं ओर झुका हुआ होता है। जैसे-जैसे λ का मान बढ़ता है, बंटन अधिक सममित (symmetric) हो जाता है और एक सामान्य बंटन (Normal distribution) जैसा दिखने लगता है।
  6. द्विपद बंटन का एक सीमान्त रूप (Limiting case of Binomial): प्वॉयसां बंटन को द्विपद बंटन के एक अनुमान के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है जब परीक्षणों की संख्या (n) बहुत बड़ी हो और सफलता की संभावना (p) बहुत छोटी हो, इस प्रकार कि उनका गुणनफल, np, एक परिमित मान λ हो (λ = np)। यह “दुर्लभ घटनाओं” के नियम के रूप में जाना जाता है।
  7. योग की विशेषता (Additive Property): यदि X और Y दो स्वतंत्र प्वॉयसां यादृच्छिक चर हैं जिनके प्राचल क्रमशः λ₁ और λ₂ हैं, तो उनका योग (X+Y) भी एक प्वॉयसां बंटन का अनुसरण करेगा जिसका प्राचल (λ₁ + λ₂) होगा।

उदाहरण: एक कॉल सेंटर में प्रति घंटे औसतन 5 कॉल आती हैं। किसी दिए गए घंटे में ठीक 7 कॉल आने की प्रायिकता की गणना प्वॉयसां बंटन (λ=5, k=7 के साथ) का उपयोग करके की जा सकती है।

Q7. किसी आव्यूह के अनुक्रम की परिभाषा दीजिए। आव्यूह: A = | -3 6 2 | | 1 5 4 | | 4 -8 2 | का अनुक्रम आकलित कीजिए।

Ans.

आव्यूह का अनुक्रम (Rank of a Matrix)

एक आव्यूह का अनुक्रम (या रैंक) एक मौलिक अवधारणा है जो आव्यूह में निहित “सूचना” की मात्रा को दर्शाती है। इसकी कई समकक्ष परिभाषाएँ हैं:

  • रैखिक स्वतंत्रता की परिभाषा: किसी आव्यूह का अनुक्रम उसके पंक्ति सदिशों (row vectors) या स्तंभ सदिशों (column vectors) के समुच्चय में रैखिक रूप से स्वतंत्र सदिशों की अधिकतम संख्या है। एक आव्यूह का पंक्ति अनुक्रम और स्तंभ अनुक्रम हमेशा बराबर होते हैं।
  • सारणिक की परिभाषा: किसी आव्यूह का अनुक्रम उस सबसे बड़े आकार के वर्ग उप-आव्यूह (square sub-matrix) का क्रम (order) है जिसका सारणिक (determinant) गैर-शून्य होता है। इस उप-आव्यूह को ‘माइनर’ (minor) कहा जाता है।
  • इचेलॉन रूप की परिभाषा: जब एक आव्यूह को पंक्ति संचालन (row operations) का उपयोग करके उसके पंक्ति इचेलॉन रूप (row echelon form) में बदल दिया जाता है, तो गैर-शून्य पंक्तियों की संख्या आव्यूह का अनुक्रम होती है।

संक्षेप में, अनुक्रम हमें बताता है कि आव्यूह के कितने पंक्तियाँ/स्तंभ वास्तव में अद्वितीय जानकारी प्रदान करते हैं।

दिए गए आव्यूह का अनुक्रम निर्धारण

दिया गया आव्यूह है: | -3 6 2 | A = | 1 5 4 | | 4 -8 2 | आव्यूह A का अनुक्रम ज्ञात करने के लिए सबसे सीधी विधि इसके सारणिक की गणना करना है। A एक 3×3 आव्यूह है।

  • यदि |A| ≠ 0, तो तीनों पंक्तियाँ/स्तंभ रैखिक रूप से स्वतंत्र हैं, और अनुक्रम 3 होगा।
  • यदि |A| = 0, तो पंक्तियाँ/स्तंभ रैखिक रूप से आश्रित हैं, और अनुक्रम 3 से कम (2 या 1) होगा।

सारणिक |A| की गणना: हम पहली पंक्ति के अनुदिश विस्तार करते हैं: |A| = -3 (5 2 – 4 (-8)) – 6 (1 2 – 4 4) + 2 (1 (-8) – 5 * 4)

|A| = -3 (10 – (-32)) – 6 (2 – 16) + 2 * (-8 – 20)

|A| = -3 (10 + 32) – 6 (-14) + 2 * (-28)

|A| = -3 (42) – 6 (-14) – 56

|A| = -126 + 84 – 56

|A| = -42 – 56

|A| = -98

चूंकि आव्यूह A का सारणिक (-98) गैर-शून्य है, इसका मतलब है कि आव्यूह A का सबसे बड़ा गैर-शून्य माइनर स्वयं 3×3 आव्यूह है।

परिभाषा के अनुसार, आव्यूह का अनुक्रम सबसे बड़े गैर-शून्य माइनर का क्रम होता है। इस मामले में, यह 3 है।

अतः, दिए गए आव्यूह A का अनुक्रम (rank) 3 है ।

Q8. टेलर विधि का प्रयोग कर फलन f(x, y, z) = xyz की टेलर श्रृंखला का बिन्दु (1, 1, 1) के इर्द-गिर्द विस्तार ज्ञात कीजिए।

Ans.

टेलर श्रृंखला विस्तार (Taylor Series Expansion)

एक बहु-चर फलन f(x, y, z) का एक बिंदु (a, b, c) के इर्द-गिर्द टेलर श्रृंखला विस्तार उस बिंदु पर फलन और उसके आंशिक अवकलजों के मानों के संदर्भ में फलन का अनुमान लगाने की एक विधि है। श्रृंखला इस प्रकार दी गई है: f(x, y, z) = f(a,b,c) + [ (x-a)f x + (y-b)f y + (z-c)f z ] + (1/2!) [ (x-a)²f xx + … + 2(x-a)(y-b)f xy + … ] + … जहाँ सभी आंशिक अवकलजों का मूल्यांकन बिंदु (a, b, c) पर किया जाता है।

यहाँ, दिया गया फलन f(x, y, z) = xyz है और विस्तार का बिंदु (a, b, c) = (1, 1, 1) है।

चरण 1: बिंदु (1, 1, 1) पर फलन और उसके आंशिक अवकलजों का मूल्यांकन करें।

शून्य-कोटि (Zeroth-order): f(x, y, z) = xyz => f(1, 1, 1) = 1 1 1 = 1

प्रथम-कोटि आंशिक अवकलज (First-order partial derivatives): f x = yz => f x (1, 1, 1) = 1 * 1 = 1 f y = xz => f y (1, 1, 1) = 1 * 1 = 1 f z = xy => f z (1, 1, 1) = 1 * 1 = 1

द्वितीय-कोटि आंशिक अवकलज (Second-order partial derivatives): f xx = 0 f yy = 0 f zz = 0 f xy = z => f xy (1, 1, 1) = 1 f xz = y => f xz (1, 1, 1) = 1 f yz = x => f yz (1, 1, 1) = 1

तृतीय-कोटि आंशिक अवकलज (Third-order partial derivatives): f xyz = 1 अन्य सभी तृतीय-कोटि अवकलज शून्य हैं (उदा. f xxy = 0)।

चतुर्थ-कोटि और उच्चतर अवकलज (Fourth-order and higher derivatives): सभी चतुर्थ-कोटि और उच्चतर अवकलज शून्य हैं। इसका मतलब है कि टेलर श्रृंखला एक परिमित श्रृंखला होगी।

चरण 2: मानों को टेलर श्रृंखला के सूत्र में प्रतिस्थापित करें।

x-a = x-1, y-b = y-1, z-c = z-1

f(x, y, z) = f(1,1,1) + [ (x-1)f x + (y-1)f y + (z-1)f z ] + (1/2!) [ 2(x-1)(y-1)f xy + 2(x-1)(z-1)f xz + 2(y-1)(z-1)f yz ] + (1/3!) [ 3! * (x-1)(y-1)(z-1)f xyz ] + … (उच्चतर पद जो शून्य हैं)

मानों को रखने पर:

f(x, y, z) = 1 + [ (x-1)(1) + (y-1)(1) + (z-1)(1) ] + (1/2) [ 2(x-1)(y-1)(1) + 2(x-1)(z-1)(1) + 2(y-1)(z-1)(1) ] + (1/6) [ 6(x-1)(y-1)(z-1)(1) ]

सरल करने पर:

f(x, y, z) = 1 + (x-1) + (y-1) + (z-1) + (x-1)(y-1) + (x-1)(z-1) + (y-1)(z-1) + (x-1)(y-1)(z-1)

यह f(x, y, z) = xyz का बिंदु (1, 1, 1) के इर्द-गिर्द सटीक टेलर श्रृंखला विस्तार है। यह एक अनुमान नहीं है, बल्कि एक सटीक समानता है क्योंकि सभी उच्च-कोटि के पद शून्य हो जाते हैं। यदि हम दाईं ओर के व्यंजक का विस्तार करें, तो यह xyz के बराबर सरल हो जाएगा।

Q9. किसी फलन की संततता से क्या अभिप्राय है ? एक संतत फलन के अभिलक्षणों पर चर्चा कीजिए।

Ans.

फलन की संततता (Continuity of a Function)

गणित में, संततता एक फलन के व्यवहार का एक गुण है। सहज रूप से, एक फलन को संतत कहा जाता है यदि उसके ग्राफ में कोई रुकावट, अंतराल या छिद्र नहीं होते हैं, यानी, इसे कागज से कलम उठाए बिना खींचा जा सकता है।

औपचारिक परिभाषा: एक फलन f(x) को एक बिंदु x = c पर संतत कहा जाता है यदि यह निम्नलिखित तीन शर्तों को पूरा करता है:

  1. f(c) परिभाषित है: फलन का मान बिंदु c पर मौजूद होना चाहिए।
  2. सीमा का अस्तित्व: x के c की ओर अग्रसर होने पर f(x) की सीमा (limit) मौजूद होनी चाहिए। इसका मतलब है कि बाईं ओर की सीमा और दाईं ओर की सीमा बराबर होनी चाहिए: lim x→c⁻ f(x) = lim x→c⁺ f(x)
  3. सीमा और फलन मान की समानता: बिंदु पर सीमा का मान उस बिंदु पर फलन के मान के बराबर होना चाहिए: lim x→c f(x) = f(c)

यदि इनमें से कोई भी शर्त पूरी नहीं होती है, तो फलन को बिंदु c पर असंतत (discontinuous) कहा जाता है। एक फलन को एक अंतराल पर संतत कहा जाता है यदि यह उस अंतराल के प्रत्येक बिंदु पर संतत हो।

संतत फलनों के गुणधर्म/अभिलक्षण (Properties of Continuous Functions)

संतत फलनों में कई महत्वपूर्ण गुण होते हैं जो उन्हें विश्लेषण में बहुत उपयोगी बनाते हैं। यदि f(x) और g(x) दो फलन हैं जो x = c पर संतत हैं, तो:

  • योग और अंतर (Sum and Difference): फलन f(x) ± g(x) भी x = c पर संतत होता है।
  • गुणनफल (Product): फलन f(x) * g(x) भी x = c पर संतत होता है।
  • अदिश गुणन (Scalar Multiplication): किसी भी स्थिरांक k के लिए, फलन k * f(x) भी x = c पर संतत होता है।
  • भागफल (Quotient): फलन f(x) / g(x) भी x = c पर संतत होता है, बशर्ते कि हर शून्य न हो, यानी g(c) ≠ 0 ।
  • फलनों का संयोजन (Composition of Functions): यदि g , c पर संतत है और f , g(c) पर संतत है, तो संयुक्त फलन (f o g)(x) = f(g(x)) भी c पर संतत होता है।

एक बंद अंतराल पर संतत फलनों के लिए महत्वपूर्ण प्रमेय:

जब एक फलन एक बंद अंतराल [a, b] पर संतत होता है, तो यह कुछ बहुत शक्तिशाली गुणों को प्रदर्शित करता है:

  • मध्यवर्ती मान प्रमेय (Intermediate Value Theorem – IVT): यदि f , [a, b] पर संतत है, तो f(a) और f(b) के बीच किसी भी मान L के लिए, अंतराल (a, b) में कम से कम एक संख्या c मौजूद होती है जैसे कि f(c) = L । सरल शब्दों में, फलन अपने शुरुआती और अंतिम मानों के बीच के सभी मानों को ग्रहण करता है।
  • परम मान प्रमेय (Extreme Value Theorem – EVT): यदि f , एक बंद अंतराल [a, b] पर संतत है, तो f उस अंतराल पर एक निरपेक्ष अधिकतम (absolute maximum) और एक निरपेक्ष न्यूनतम (absolute minimum) मान दोनों प्राप्त करता है। यह अनुकूलन समस्याओं में इष्टतम समाधानों के अस्तित्व की गारंटी देता है।

अर्थशास्त्र में, उत्पादन फलन, उपयोगिता फलन और लागत फलन जैसे कई मॉडलों में संततता एक महत्वपूर्ण धारणा है।

Q10. निम्नलिखित फलनों के स्थिर मान ज्ञात कीजिए और बताइए कि वे अधिकतम को दर्शाते हैं अथवा न्यूनतम को : (i) z = 8x² + 6xy + 7y² (ii) z = 4x² – 2y² + 7xy

Ans. किसी फलन के स्थिर मान (stationary values) वे बिंदु होते हैं जहाँ फलन का ढलान (slope) शून्य होता है। इन बिंदुओं पर, फलन का मान या तो अधिकतम, न्यूनतम या एक सैडल बिंदु (saddle point) हो सकता है।

विधि:

  1. प्रथम-कोटि की शर्तें (First-Order Conditions – FOC): x और y के संबंध में फलन के आंशिक अवकलजों (partial derivatives) को शून्य के बराबर सेट करें और x और y के मानों को हल करें। यह हमें स्थिर बिंदु (stationary points) देगा। ∂z/∂x = 0 और ∂z/∂y = 0
  2. द्वितीय-कोटि की शर्तें (Second-Order Conditions – SOC): स्थिर बिंदु को वर्गीकृत करने के लिए, हमें द्वितीय-कोटि के आंशिक अवकलजों की आवश्यकता होती है: z xx , z yy , और z xy । फिर हम हेसियन सारणिक (Hessian determinant) D की गणना करते हैं: D = z xx * z yy – (z xy )²
  3. वर्गीकरण:
    • यदि D > 0 और z xx < 0, तो बिंदु एक स्थानीय अधिकतम (local maximum) है।
    • यदि D > 0 और z xx > 0, तो बिंदु एक स्थानीय न्यूनतम (local minimum) है।
    • यदि D < 0, तो बिंदु एक सैडल बिंदु (saddle point) है।
    • यदि D = 0, तो परीक्षण अनिर्णायक है।

(i) z = 8x² + 6xy + 7y²

FOC: z x = ∂z/∂x = 16x + 6y = 0 …(1) z y = ∂z/∂y = 6x + 14y = 0 …(2)

समीकरण (1) से, y = -16x/6 = -8x/3। इसे समीकरण (2) में प्रतिस्थापित करने पर: 6x + 14(-8x/3) = 0 6x – 112x/3 = 0 (18x – 112x) / 3 = 0 -94x = 0 => x = 0 जब x = 0, तो y = 0। अतः, एकमात्र स्थिर बिंदु (0, 0) है।

SOC: z xx = ∂²z/∂x² = 16 z yy = ∂²z/∂y² = 14 z xy = ∂²z/∂x∂y = 6

D = z xx * z yy – (z xy )² D = (16)(14) – (6)² D = 224 – 36 = 188

वर्गीकरण: चूंकि D = 188 > 0 और z xx = 16 > 0, स्थिर बिंदु (0, 0) एक स्थानीय न्यूनतम (local minimum) है। स्थिर मान z(0,0) = 8(0)² + 6(0)(0) + 7(0)² = 0 है।

(ii) z = 4x² – 2y² + 7xy

FOC: z x = ∂z/∂x = 8x + 7y = 0 …(1) z y = ∂z/∂y = -4y + 7x = 0 …(2)

समीकरण (2) से, 7x = 4y => x = (4/7)y। इसे समीकरण (1) में प्रतिस्थापित करने पर: 8((4/7)y) + 7y = 0 (32/7)y + 7y = 0 (32y + 49y) / 7 = 0 81y = 0 => y = 0 जब y = 0, तो x = 0। अतः, एकमात्र स्थिर बिंदु (0, 0) है।

SOC: z xx = ∂²z/∂x² = 8 z yy = ∂²z/∂y² = -4 z xy = ∂²z/∂x∂y = 7

D = z xx * z yy – (z xy )² D = (8)(-4) – (7)² D = -32 – 49 = -81

वर्गीकरण: चूंकि D = -81 < 0, स्थिर बिंदु (0, 0) एक सैडल बिंदु (saddle point) है। यह न तो अधिकतम है और न ही न्यूनतम। स्थिर मान z(0,0) = 4(0)² – 2(0)² + 7(0)(0) = 0 है।

Q11. किसी प्रतिदर्श सर्वेक्षण में किस प्रकार की अभिनतियाँ हो सकती हैं ?

Ans. एक प्रतिदर्श सर्वेक्षण (sample survey) में अभिनति (bias) एक व्यवस्थित त्रुटि को संदर्भित करती है जो जनसंख्या के बारे में गलत निष्कर्षों की ओर ले जाती है। यह त्रुटि यादृच्छिक नहीं होती, बल्कि सर्वेक्षण प्रक्रिया के किसी विशेष पहलू के कारण उत्पन्न होती है, जिसके परिणामस्वरूप जनसंख्या प्राचल का लगातार अधिक या कम अनुमान लगाया जाता है। प्रतिदर्श सर्वेक्षणों में अभिनतियाँ मुख्य रूप से दो प्रकार की होती हैं:

1. प्रतिचयन अभिनति (Sampling Bias) या चयन अभिनति (Selection Bias)

यह तब होता है जब प्रतिदर्श एकत्र करने के लिए उपयोग की जाने वाली विधि के परिणामस्वरूप एक ऐसा प्रतिदर्श बनता है जो जनसंख्या का प्रतिनिधि नहीं होता है। इसके कुछ सामान्य रूप हैं:

  • अल्प-व्याप्ति (Undercoverage): यह तब होता है जब जनसंख्या के कुछ समूहों को प्रतिचयन फ्रेम (sampling frame) से बाहर छोड़ दिया जाता है या अपर्याप्त रूप से प्रतिनिधित्व किया जाता है। उदाहरण के लिए, यदि कोई सर्वेक्षण केवल लैंडलाइन फोन का उपयोग करके किया जाता है, तो यह उन लोगों को छोड़ देगा जिनके पास केवल मोबाइल फोन हैं, जिससे संभावित रूप से युवा जनसांख्यिकी का कम प्रतिनिधित्व होगा।
  • स्वैच्छिक प्रतिक्रिया अभिनति (Voluntary Response Bias): यह तब होता है जब प्रतिदर्श में वे लोग शामिल होते हैं जो सर्वेक्षण में भाग लेने के लिए स्वयं चुनते हैं। ये व्यक्ति अक्सर आम जनता की तुलना में मजबूत या अधिक चरम राय रखते हैं। ऑनलाइन पोल और टीवी कॉल-इन शो इसके क्लासिक उदाहरण हैं।
  • सुविधा प्रतिचयन (Convenience Sampling): इसमें उन व्यक्तियों को चुनना शामिल है जिन तक पहुँचना सबसे आसान है। उदाहरण के लिए, किसी विश्वविद्यालय के सभी छात्रों का प्रतिनिधित्व करने के लिए केवल एक कक्षा के छात्रों का सर्वेक्षण करना। यह शायद ही कभी प्रतिनिधि प्रतिदर्श देता है।

2. गैर-प्रतिचयन अभिनति (Non-sampling Bias) या प्रतिक्रिया अभिनति (Response Bias)

यह अभिनति प्रतिचयन प्रक्रिया से स्वतंत्र होती है और डेटा संग्रह, प्रसंस्करण या विश्लेषण के दौरान उत्पन्न हो सकती है। यह एक उत्तम यादृच्छिक प्रतिदर्श में भी हो सकती है।

  • गैर-प्रतिक्रिया अभिनति (Non-response Bias): यह तब होती है जब प्रतिदर्श के लिए चुने गए व्यक्ति भाग लेने से इनकार करते हैं या उनसे संपर्क नहीं हो पाता है। जो लोग प्रतिक्रिया नहीं देते हैं, वे प्रतिक्रिया देने वालों से महत्वपूर्ण तरीकों से भिन्न हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, आय के बारे में एक सर्वेक्षण में, उच्च-आय वाले व्यक्ति भाग लेने के लिए कम इच्छुक हो सकते हैं, जिससे आय का औसत अनुमान कम हो सकता है।
  • प्रतिक्रिया अभिनति (Response Bias): यह तब होता है जब उत्तरदाता गलत, भ्रामक या असत्य उत्तर देते हैं। इसके कई कारण हो सकते हैं:
    • सामाजिक वांछनीयता अभिनति (Social Desirability Bias): उत्तरदाता उन उत्तरों को देते हैं जिन्हें वे सामाजिक रूप से अधिक स्वीकार्य मानते हैं, न कि अपने सच्चे विचारों को। उदाहरण के लिए, लोग मतदान करने या धर्मार्थ दान देने की रिपोर्ट बढ़ा-चढ़ा कर कर सकते हैं।
    • प्रश्नों की शब्दावली (Wording of Questions): भ्रामक, अस्पष्ट या पक्षपाती प्रश्न उत्तरों को प्रभावित कर सकते हैं। “क्या आप बढ़ते अपराध को रोकने के लिए अधिक पुलिस का समर्थन करते हैं?” जैसे प्रश्न की तुलना में “क्या आप पुलिस पर कर डॉलर खर्च करने का समर्थन करते हैं?” का उत्तर अलग हो सकता है।
    • साक्षात्कारकर्ता अभिनति (Interviewer Bias): साक्षात्कारकर्ता की उपस्थिति, व्यवहार, या यहाँ तक कि स्वर भी उत्तरदाता के उत्तरों को अवचेतन रूप से प्रभावित कर सकता है।
  • माप त्रुटि (Measurement Error): यह डेटा संग्रह के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरणों में खामियों से उत्पन्न होती है। उदाहरण के लिए, एक खराब कैलिब्रेटेड वजन पैमाना माप में व्यवस्थित त्रुटि का कारण बनेगा।

एक विश्वसनीय सर्वेक्षण डिजाइन करने के लिए, शोधकर्ताओं को इन सभी संभावित अभिनतियों के स्रोतों को सावधानीपूर्वक विचार करना और कम करना चाहिए।

Q12. निम्नलिखित में से किन्हीं दो पर लघु टिप्पणियाँ लिखिए : (i) औसत मान प्रमेय (ii) बोल्जानो-वीयरस्ट्रॉस प्रमेय (iii) अनिश्चित समाकलों की विशेषताएँ (iv) क्रेमर-राव असमिका

Ans.

(i) औसत मान प्रमेय (Mean Value Theorem – MVT)

औसत मान प्रमेय कलन (calculus) का एक मौलिक प्रमेय है। यह एक अंतराल पर एक फलन के औसत परिवर्तन की दर को उस अंतराल के भीतर एक बिंदु पर तात्कालिक परिवर्तन की दर से जोड़ता है।

प्रमेय का कथन: यदि एक फलन f :

  1. बंद अंतराल [a, b] पर संतत (continuous) है, और
  2. खुले अंतराल (a, b) पर अवकलनीय (differentiable) है,

तो अंतराल (a, b) में कम से कम एक बिंदु c मौजूद है, जिसके लिए: f'(c) = [f(b) – f(a)] / (b – a)

ज्यामितीय व्याख्या: ज्यामितीय रूप से, प्रमेय कहता है कि वक्र y = f(x) पर बिंदुओं (a, f(a)) और (b, f(b)) को जोड़ने वाली छेदक रेखा (secant line) के समानांतर कम से कम एक स्पर्शरेखा (tangent line) होती है। छेदक रेखा का ढलान [f(b) – f(a)] / (b – a) है, और बिंदु c पर स्पर्शरेखा का ढलान f'(c) है। MVT गारंटी देता है कि वक्र पर कम से कम एक बिंदु है जहाँ तात्कालिक वेग (instantaneous velocity) औसत वेग (average velocity) के बराबर है। यह प्रमेय कलन में कई अन्य महत्वपूर्ण परिणामों को सिद्ध करने के लिए आधार के रूप में कार्य करता है।

(ii) बोल्जानो-वीयरस्ट्रॉस प्रमेय (Bolzano-Weierstrass Theorem)

बोल्जानो-वीयरस्ट्रॉस प्रमेय वास्तविक विश्लेषण (real analysis) में एक मूलभूत परिणाम है, जो सघनता (compactness) की धारणा से निकटता से संबंधित है।

प्रमेय का कथन: यूक्लिडियन समष्टि ℝⁿ में प्रत्येक परिबद्ध अनुक्रम (bounded sequence) में एक अभिसारी उपअनुक्रम (convergent subsequence) होता है।

व्याख्या: इसका अर्थ है कि यदि आपके पास बिंदुओं का एक अनंत अनुक्रम है जो सभी एक परिमित “स्थान” के भीतर समाहित हैं (उदाहरण के लिए, एक अनुक्रम में सभी संख्याएँ -10 और 10 के बीच हैं), तो आप हमेशा एक छोटा, अनंत उप-अनुक्रम पा सकते हैं जो किसी एक विशिष्ट बिंदु (एक सीमा बिंदु) के करीब और करीब आता जाता है।

महत्व: यह प्रमेय गणितीय विश्लेषण और अर्थशास्त्र में बहुत महत्वपूर्ण है। यह परम मान प्रमेय (Extreme Value Theorem) को सिद्ध करने के लिए आवश्यक है, जो बताता है कि एक सघन समुच्चय (compact set) पर एक संतत फलन अपने अधिकतम और न्यूनतम मानों को प्राप्त करता है। यह अनुकूलन (optimization) और संतुलन (equilibrium) के अस्तित्व को साबित करने वाली समस्याओं में एक महत्वपूर्ण उपकरण है।

(iii) अनिश्चित समाकलों की विशेषताएँ (Properties of Indefinite Integrals)

एक फलन f(x) का अनिश्चित समाकल, जिसे ∫f(x)dx से दर्शाया जाता है, f(x) के सभी प्रतिअवकलजों (antiderivatives) का परिवार है। यदि F'(x) = f(x), तो ∫f(x)dx = F(x) + C, जहाँ C “समाकलन का स्थिरांक” (constant of integration) है।

अनिश्चित समाकलों की मुख्य विशेषताएँ निम्नलिखित हैं, जो समाकलन की प्रक्रिया को सरल बनाती हैं:

  1. अदिश गुणन नियम (Constant Multiple Rule): ∫k f(x) dx = k ∫f(x) dx अर्थात्, एक स्थिरांक को समाकल से बाहर निकाला जा सकता है।
  2. योग/अंतर नियम (Sum/Difference Rule): ∫[f(x) ± g(x)] dx = ∫f(x) dx ± ∫g(x) dx अर्थात्, दो फलनों के योग (या अंतर) का समाकल उनके अलग-अलग समाकलों के योग (या अंतर) के बराबर होता है।
  3. शक्ति नियम (Power Rule): ∫xⁿ dx = (xⁿ⁺¹ / (n+1)) + C, जहाँ n ≠ -1. यह सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले समाकलन नियमों में से एक है।
  4. अवकलन के साथ व्युत्क्रम संबंध (Inverse relationship with differentiation): d/dx [∫f(x)dx] = f(x). यह कलन का मौलिक प्रमेय का हिस्सा है, जो दर्शाता है कि अवकलन और समाकलन व्युत्क्रम प्रक्रियाएं हैं।

ये गुण अर्थशास्त्र में उपभोक्ता और उत्पादक अधिशेष की गणना, निवेश से पूंजी स्टॉक का निर्धारण आदि जैसी विभिन्न समस्याओं को हल करने के लिए आवश्यक हैं।

(iv) क्रेमर-राव असमिका (Cramer-Rao Inequality)

क्रेमर-राव असमिका (या क्रेमर-राव लोअर बाउंड) सांख्यिकीय अनुमान सिद्धांत में एक मौलिक परिणाम है। यह एक नियतात्मक प्राचल (deterministic parameter) के किसी भी अनभिनत आकलक (unbiased estimator) के प्रसरण (variance) पर एक निचली सीमा प्रदान करती है।

असमिका का कथन: मान लीजिए θ एक अज्ञात प्राचल है जिसका अनुमान डेटा X से लगाया जाना है, और T(X) उस θ का कोई अनभिनत आकलक है (अर्थात, E[T(X)] = θ)। तब, T(X) का प्रसरण निम्नलिखित शर्त को पूरा करना चाहिए: Var(T(X)) ≥ 1 / I(θ)

यहाँ, I(θ) को फिशर सूचना (Fisher Information) कहा जाता है। यह मापता है कि प्रतिदर्श डेटा प्राचल θ के बारे में कितनी जानकारी प्रदान करता है।

महत्व और निहितार्थ: क्रेमर-राव असमिका का मुख्य महत्व यह है कि यह आकलकों की “दक्षता” (efficiency) के लिए एक बेंचमार्क स्थापित करती है।

  • यह हमें बताता है कि एक अनभिनत आकलक का प्रसरण कितना छोटा हो सकता है।
  • एक अनभिनत आकलक जो इस निचली सीमा को प्राप्त करता है (अर्थात, जिसकी प्रसरण 1/I(θ) के बराबर है) उसे दक्ष आकलक (efficient estimator) या न्यूनतम प्रसरण अनभिनत आकलक (Minimum Variance Unbiased Estimator – MVUE) कहा जाता है।
  • यह विभिन्न अनभिनत आकलकों की तुलना करने के लिए एक मानक प्रदान करता है। वह आकलक जिसका प्रसरण क्रेमर-राव निचली सीमा के सबसे करीब होता है, उसे अधिक दक्ष माना जाता है।

IGNOU MEC-203 Previous Year Solved Question Paper in English

Q1. (a) Given the following demand function: q=Ap ε , where ε < 0. Obtain the price elasticity of demand. (b) Given a linearly homogeneous production function: Q=AK α L β where A, α, β > 0 and α + β = 1. Obtain marginal productivities of L and K and also verify the Euler theorem.

Ans. (a) Price Elasticity of Demand The given demand function is: q = Ap ε where q is the quantity demanded, p is the price, A is a positive constant, and ε is the elasticity coefficient (ε < 0). The price elasticity of demand (E d ) is defined as the responsiveness of the percentage change in quantity demanded to a percentage change in price. The formula is: E d = (% Change in Quantity Demanded) / (% Change in Price) = (Δq/q) / (Δp/p) = (dq/dp) * (p/q) To calculate this, we first need to find the derivative of the demand function (q) with respect to price (p): dq/dp = d/dp (Ap ε ) Using the power rule, we get: dq/dp = A ε p (ε-1) Now, we substitute this derivative into the elasticity formula: E d = (A ε p (ε-1) ) * (p/q) We know that q = Ap ε . Substituting this into the formula: E d = (Aεp ε-1 ) * (p / (Ap ε )) Now we simplify the expression: E d = (Aεp ε-1+1 ) / (Ap ε ) E d = (Aεp ε ) / (Ap ε ) Cancelling Ap ε from the numerator and denominator, we get: E d = ε Thus, for the given demand function, the price elasticity of demand is constant and equal to ε . This type of demand function is known as a constant-elasticity demand function . Since it is given that ε < 0, this is consistent with the law of demand, which states an inverse relationship between price and quantity demanded. (b) Marginal Productivities and Euler’s Theorem The given production function is a linearly homogeneous production function of the Cobb-Douglas type: Q = AK α L β where Q is output, K is capital, L is labour, and A, α, β are positive constants. It is also given that α + β = 1, which indicates constant returns to scale. 1. Marginal Productivities: Marginal Product of Labour (MP L ): This is the change in output from using one additional unit of labour, holding capital constant. It is calculated by taking the partial derivative of Q with respect to L. MP L = ∂Q/∂L = ∂/∂L (AK α L β ) MP L = AK α * (βL β-1 ) MP L = β * (AK α L β / L) Since Q = AK α L β , we can write this as: MP L = β(Q/L) This is β times the average product of labour (Q/L). Marginal Product of Capital (MP K ): This is the change in output from using one additional unit of capital, holding labour constant. It is calculated by taking the partial derivative of Q with respect to K. MP K = ∂Q/∂K = ∂/∂K (AK α L β ) MP K = A (αK α-1 ) L β MP K = α * (AK α L β / K) Since Q = AK α L β , we can write this as: MP K = α(Q/K) This is α times the average product of capital (Q/K). 2. Verification of Euler’s Theorem: Euler’s theorem states that if a function Q(K, L) is homogeneous of degree ‘n’, then: K (∂Q/∂K) + L (∂Q/∂L) = nQ In our case, the production function is homogeneous of degree (α + β). Since it is given that α + β = 1, the function is homogeneous of degree 1. Therefore, we need to verify that: K MP K + L MP L = 1 * Q Substituting the expressions we found for MP K and MP L : Left Hand Side = K [α(Q/K)] + L [β(Q/L)] Cancelling K and L: LHS = αQ + βQ Factoring out Q: LHS = (α + β)Q Since we are given that α + β = 1: LHS = (1)Q = Q Thus, Left Hand Side = Right Hand Side (Q = Q). Hence, Euler’s theorem is verified . This demonstrates that if the factors of production (labour and capital) are paid their marginal products, the total output will be exactly exhausted (the product exhaustion theorem).

Q2. Solve the following system of equations using the Cramer’s rule : 5x₁ – 2x₂ + 3x₃ = 6 2x₁ – 5x₃ = 2 4x₁ – 5x₂ + 6x₃ = 7

Ans. The given system of linear equations is: 5x₁ – 2x₂ + 3x₃ = 6 2x₁ + 0x₂ – 5x₃ = 2 4x₁ – 5x₂ + 6x₃ = 7 Cramer’s Rule is a method used to find the solution of a system of linear equations, provided the determinant of the coefficient matrix is non-zero. The solution is given by: x₁ = |A₁| / |A|, x₂ = |A₂| / |A|, x₃ = |A₃| / |A| Step 1: Find the determinant of the coefficient matrix, |A|. The coefficient matrix A is:

 | 5 -2 3 |A = | 2 0 -5 | | 4 -5 6 |

The determinant |A| can be calculated by expanding along the first row: |A| = 5 (0 6 – (-5) (-5)) – (-2) (2 6 – (-5) 4) + 3 (2 (-5) – 0 * 4) |A| = 5 (0 – 25) + 2 (12 + 20) + 3 * (-10 – 0) |A| = 5 (-25) + 2 (32) + 3 * (-10) |A| = -125 + 64 – 30 |A| = -91 Since |A| ≠ 0, a unique solution exists. Step 2: Calculate |A₁|. To find |A₁|, we replace the first column of A with the constant vector B = [6, 2, 7]ᵀ:

 | 6 -2 3 |A₁ =| 2 0 -5 | | 7 -5 6 |

|A₁| = 6 (0 6 – (-5) (-5)) – (-2) (2 6 – (-5) 7) + 3 (2 (-5) – 0 * 7) |A₁| = 6 (-25) + 2 (12 + 35) + 3 * (-10) |A₁| = -150 + 2 * (47) – 30 |A₁| = -150 + 94 – 30 |A₁| = -86 Step 3: Calculate |A₂|. To find |A₂|, we replace the second column of A with B:

 | 5 6 3 |A₂ =| 2 2 -5 | | 4 7 6 |

|A₂| = 5 (2 6 – (-5) 7) – 6 (2 6 – (-5) 4) + 3 (2 7 – 2 * 4) |A₂| = 5 (12 + 35) – 6 (12 + 20) + 3 * (14 – 8) |A₂| = 5 (47) – 6 (32) + 3 * (6) |A₂| = 235 – 192 + 18 |A₂| = 61 Step 4: Calculate |A₃|. To find |A₃|, we replace the third column of A with B:

 | 5 -2 6 |A₃ =| 2 0 2 | | 4 -5 7 |

|A₃| = 5 (0 7 – 2 (-5)) – (-2) (2 7 – 2 4) + 6 (2 (-5) – 0 * 4) |A₃| = 5 (0 + 10) + 2 (14 – 8) + 6 * (-10) |A₃| = 5 (10) + 2 (6) – 60 |A₃| = 50 + 12 – 60 |A₃| = 2 Step 5: Solve for the variables. Now we use Cramer’s rule to find the values of x₁, x₂, and x₃: x₁ = |A₁| / |A| = -86 / -91 = 86/91 x₂ = |A₂| / |A| = 61 / -91 = -61/91 x₃ = |A₃| / |A| = 2 / -91 = -2/91 Thus, the solution to the system of equations is: x₁ = 86/91, x₂ = -61/91, x₃ = -2/91

Q3. (a) Explain how the Harrod-Domar model can be solved with the help of a differential equation. (b) With the help of an example, find out the general solution of a first order differential equation.

Ans. (a) The Harrod-Domar Model and Differential Equations The Harrod-Domar model is a Keynesian model of economic growth. It explains how an economy’s growth rate depends on the savings ratio and the capital-output ratio. The core equation of the model can be derived and solved through a differential equation. Key Assumptions of the Model:

  1. Savings Function: Aggregate savings (S) are a constant proportion (s) of national income (Y). S = sY, where ‘s’ is the marginal propensity to save (0 < s < 1).
  2. Investment and Capital Stock: Net investment (I) is equal to the rate of change of the capital stock (K). I = ΔK = dK/dt
  3. Production Function: The capital-output ratio (v) is assumed to be constant. This means ‘v’ units of capital are required to produce one unit of output. v = K/Y or K = vY Differentiating this gives another expression for investment: I = dK/dt = v(dY/dt)


Formation and Solution of the Differential Equation:

In equilibrium, planned savings must equal planned investment in an economy:

S = I

Substituting the expressions from the assumptions above:

sY = v(dY/dt)

Rearranging this equation gives us a first-order linear differential equation for income (Y):

dY/dt = (s/v)Y

or

(dY/dt) – (s/v)Y = 0

This differential equation can be solved by separation of variables:

(1/Y) dY = (s/v) dt

Integrating both sides:

∫(1/Y) dY = ∫(s/v) dt

ln(Y) = (s/v)t + C

where C is the constant of integration.

Solving for Y:

Y(t) = e

(s/v)t + C

= e

C

* e

(s/v)t

If we consider the initial income at time t=0 to be Y₀, then Y(0) = Y₀ = e

C

.

Thus, the solution is:


Y(t) = Y₀ * e

(s/v)t

This solution demonstrates that in the Harrod-Domar model, for equilibrium to be maintained, income must grow at a constant rate. This growth rate, known as the

‘Warranted Rate of Growth’ (G

W

)

, is equal to G

W

= s/v. The differential equation thus helps to show that for steady growth, income must grow exponentially.


(b) General Solution of a First-Order Differential Equation (with Example)

A standard form for a first-order linear differential equation is:


dy/dx + P(x)y = Q(x)

A standard method for solving this type of equation is by using an

‘Integrating Factor’ (IF)

.


Method of Solution:

  1. Calculate the Integrating Factor (IF): The IF is calculated by the formula: IF = e ∫P(x)dx
  2. Multiply the equation by the IF: Multiply both sides of the original equation by the IF. IF (dy/dx) + IF P(x)y = IF * Q(x) After this step, the left-hand side of the equation is always the derivative of (y IF) with respect to x, i.e., d/dx(y IF).
  3. Integrate both sides: ∫d/dx(y IF) dx = ∫IF Q(x) dx y IF = ∫IF Q(x) dx + C
  4. Solve for y: Isolate y to obtain the general solution. y = (1/IF) [∫IF Q(x) dx + C] The ‘C’ here is the constant of integration, and its presence is why the solution is called a ‘general solution’.


Example:

Find the general solution of the following differential equation:


dy/dx + 3y = 9

Step 1: Identify P(x) and Q(x).

Comparing with the standard form dy/dx + P(x)y = Q(x), we find:

P(x) = 3

Q(x) = 9


Step 2: Calculate the Integrating Factor (IF).

IF = e

∫P(x)dx

= e

∫3dx

= e

3x

Step 3: Multiply the equation by the IF.

e

3x

(dy/dx) + e

3x

(3y) = 9e

3x

The left side is equal to d/dx(y * e

3x

).

d/dx(y * e

3x

) = 9e

3x

Step 4: Integrate both sides with respect to x.

∫d/dx(y * e

3x

) dx = ∫9e

3x

dx

y

e

3x

= 9

(e

3x

/ 3) + C

y * e

3x

= 3e

3x

+ C


Step 5: Solve for y.

Divide both sides of the equation by e

3x

:

y = (3e

3x

/ e

3x

) + (C / e

3x

)


y = 3 + Ce

-3x

This is the

general solution

of the given first-order differential equation.

Q4. Distinguish between a parameter and a statistic. Explain the concept of the sampling distribution of a statistic using an example.

Ans. Parameter vs. Statistic In statistical analysis, parameter and statistic are two fundamental concepts, but they relate to the distinction between a population and a sample.

  • Parameter:
    • A parameter is a numerical value that describes a characteristic of an entire population .
    • It is a fixed, constant value , but in practice, it is usually unknown because it is often impossible or impractical to collect data from the whole population.
    • Parameters are typically denoted using Greek letters.
    • Examples:
      • Population mean (μ)
      • Population standard deviation (σ)
      • Population proportion (P)
  • Statistic:
    • A statistic is a numerical value that describes a characteristic of a sample , which is a subset of the population.
    • It is a variable value ; its value depends on the particular sample drawn from the population. If we take another sample from the same population, the value of the statistic will likely be different.
    • A statistic is used to estimate the corresponding population parameter.
    • Statistics are typically denoted using Roman letters.
    • Examples:
      • Sample mean (x̄)
      • Sample standard deviation (s)
      • Sample proportion (p̂)

In essence,

parameters describe populations, while statistics describe samples.

We use known statistics to make inferences about unknown parameters.


The Sampling Distribution of a Statistic

The sampling distribution of a statistic is the theoretical probability distribution of the values of that statistic, calculated from all possible samples of the same size, drawn from the same population. It is a crucial concept that describes the sample-to-sample variability.


Example: The Sampling Distribution of the Sample Mean (x̄)

Let’s imagine a scenario where we want to know the average age (a population parameter, μ) of all undergraduate students at a large university. Let’s assume the true (unknown) average age is μ = 21 years.

  1. Taking a Sample: We can’t survey the entire population, so we take a random sample of, say, n=50 students and calculate their average age. Let’s say for this first sample, we get a sample mean x̄₁ = 21.5 years.
  2. Repeating the Process: Now, imagine we repeat this process over and over. We take another random sample of 50 students and find its mean, x̄₂, which might be 20.9 years. We take a third sample and find x̄₃ = 21.2 years, and so on, thousands of times.
  3. Building the Distribution: We would now have a very large collection of sample means: {21.5, 20.9, 21.2, 21.8, 20.7, …}. If we create a histogram of all these different sample means, that histogram would approximate the sampling distribution of the sample mean .


Key Characteristics of this Sampling Distribution (according to the Central Limit Theorem):

  • Center: The mean of this distribution of sample means (μ x̄ ) would be equal to the population mean (μ). In our example, the average of all the possible x̄’s would be very close to 21 years.
  • Spread: The standard deviation of the distribution of sample means, called the Standard Error of the Mean , is σ x̄ = σ/√n, where σ is the population standard deviation and n is the sample size. This shows that larger samples (bigger n) lead to less variability in the mean (smaller standard error).
  • Shape: According to the Central Limit Theorem (CLT) , if the sample size is sufficiently large (typically n ≥ 30), the sampling distribution of the sample mean will be approximately normal, regardless of the shape of the original population distribution.

It is this concept of the sampling distribution that allows us to make inferences and conduct hypothesis tests about a population parameter based on information from a single sample. It helps us quantify how reliable our sample statistic is as an estimate of the population parameter.

Q5. Given A= | 6 6 | | 5 -3 | Find out characteristic roots and characteristic vectors.

Ans. The given matrix is:

 | 6 6 |A = | 5 -3 |

To find the characteristic roots (eigenvalues) and characteristic vectors (eigenvectors) , we follow these steps: Step 1: Form the characteristic equation and find the eigenvalues The eigenvalues (λ) are found by solving the characteristic equation |A – λI| = 0 , where I is the identity matrix. A – λI = | 6 6 | – λ | 1 0 | = | 6 6 | – | λ 0 | = | 6-λ 6 | | 5 -3 | | 0 1 | | 5 -3 | | 0 λ | | 5 -3-λ | Now we set the determinant of this matrix to zero: |A – λI| = (6 – λ)(-3 – λ) – (6)(5) = 0 -18 – 6λ + 3λ + λ² – 30 = 0 λ² – 3λ – 48 = 0 This is a quadratic equation. We can find the values of λ using the quadratic formula: λ = [-b ± √(b² – 4ac)] / 2a Here, a=1, b=-3, c=-48. λ = [ -(-3) ± √((-3)² – 4 1 (-48)) ] / 2 * 1 λ = [ 3 ± √(9 + 192) ] / 2 λ = [ 3 ± √(201) ] / 2 Thus, the eigenvalues are: λ₁ = (3 + √201) / 2 and λ₂ = (3 – √201) / 2 Step 2: Find the eigenvectors for each eigenvalue The eigenvector V = [x, y]ᵀ is found by solving the equation (A – λI)V = 0 . For eigenvalue λ₁ = (3 + √201) / 2: (A – λ₁I)V = 0

| 6-λ₁ 6 | |x| = |0|| 5 -3-λ₁ | |y| |0|

Using the first row: (6 – λ₁)x + 6y = 0 (6 – (3 + √201)/2)x + 6y = 0 ((12 – 3 – √201)/2)x + 6y = 0 ((9 – √201)/2)x = -6y (9 – √201)x = -12y If we choose x = 12, then y = -(9 – √201) = √201 – 9. So, an eigenvector corresponding to λ₁ is: V₁ = k * [ 12, (√201 – 9) ]ᵀ , where k is any non-zero scalar. For eigenvalue λ₂ = (3 – √201) / 2: (A – λ₂I)V = 0

| 6-λ₂ 6 | |x| = |0|| 5 -3-λ₂ | |y| |0|

Using the first row: (6 – λ₂)x + 6y = 0 (6 – (3 – √201)/2)x + 6y = 0 ((12 – 3 + √201)/2)x + 6y = 0 ((9 + √201)/2)x = -6y (9 + √201)x = -12y If we choose x = 12, then y = -(9 + √201). So, an eigenvector corresponding to λ₂ is: V₂ = k * [ 12, -(9 + √201) ]ᵀ , where k is any non-zero scalar.

Q6. Bring out the salient features of the Poisson’s distribution.

Ans. The Poisson distribution is a discrete probability distribution that expresses the probability of a given number of events occurring in a fixed interval of time or space, if these events occur with a known constant mean rate and independently of the time since the last event. It is named after the French mathematician Siméon Denis Poisson. The salient features of the Poisson distribution are as follows:

  1. Discrete Distribution: It is a discrete distribution, meaning the variable can only take integer values (0, 1, 2, 3, …). It models the number of occurrences of an event, which are countable.
  2. Single Parameter (λ): The distribution is completely defined by a single parameter, lambda (λ) . λ represents the average number or expected value of events occurring in the given fixed interval.
  3. Probability Mass Function (PMF): The probability of exactly k events occurring in an interval is given by the PMF: P(X = k) = (e -λ * λ k ) / k! Where:
    • k is the number of successes (events) (k = 0, 1, 2, …).
    • e is Euler’s number (approximately 2.71828).
    • λ is the average number of events.
  4. Equality of Mean and Variance: A unique and important feature of the Poisson distribution is that both its mean and its variance are equal to its parameter λ. Mean (E[X]) = λ Variance (Var[X]) = λ
  5. Shape and Skewness: The distribution is typically positively skewed or skewed to the right. As the value of λ increases, the distribution becomes more symmetric and starts to resemble a Normal distribution.
  6. A Limiting Case of Binomial: The Poisson distribution can be used as an approximation to the binomial distribution when the number of trials (n) is very large and the probability of success (p) is very small, such that their product, np, is a finite value λ (λ = np). This is known as the law of “rare events”.
  7. Additive Property: If X and Y are two independent Poisson random variables with parameters λ₁ and λ₂ respectively, then their sum (X+Y) will also follow a Poisson distribution with parameter (λ₁ + λ₂).


Example:

A call center receives an average of 5 calls per hour. The probability of receiving exactly 7 calls in a given hour can be calculated using the Poisson distribution (with λ=5, k=7).

Q7. Define rank of a matrix. Determine the rank of the matrix: A = | -3 6 2 | | 1 5 4 | | 4 -8 2 |

Ans. Rank of a Matrix The rank of a matrix is a fundamental concept that signifies the amount of “information” contained within the matrix. It has several equivalent definitions:

  • Linear Independence Definition: The rank of a matrix is the maximum number of linearly independent vectors in its set of row vectors or column vectors. The row rank and column rank of a matrix are always equal.
  • Determinant Definition: The rank of a matrix is the order (size) of the largest square sub-matrix that has a non-zero determinant. This sub-matrix is called a ‘minor’.
  • Echelon Form Definition: When a matrix is converted to its row echelon form using row operations, the number of non-zero rows is the rank of the matrix.

In short, the rank tells us how many of the matrix’s rows/columns provide truly unique information.


Determining the Rank of the Given Matrix

The given matrix is:

 | -3 6 2 |A = | 1 5 4 | | 4 -8 2 |

The most direct method to find the rank of matrix A is to calculate its determinant. A is a 3×3 matrix.

  • If |A| ≠ 0, then the three rows/columns are linearly independent, and the rank will be 3.
  • If |A| = 0, then the rows/columns are linearly dependent, and the rank will be less than 3 (either 2 or 1).

Calculation of the determinant |A|: We expand along the first row: |A| = -3 (5 2 – 4 (-8)) – 6 (1 2 – 4 4) + 2 (1 (-8) – 5 * 4) |A| = -3 (10 – (-32)) – 6 (2 – 16) + 2 * (-8 – 20) |A| = -3 (10 + 32) – 6 (-14) + 2 * (-28) |A| = -3 (42) – 6 (-14) – 56 |A| = -126 + 84 – 56 |A| = -42 – 56 |A| = -98 Since the determinant of matrix A is non-zero (-98), it means that the largest non-zero minor of matrix A is the 3×3 matrix itself. By definition, the rank of a matrix is the order of the largest non-zero minor. In this case, that is 3. Therefore, the rank of the given matrix A is 3 .

Q8. Using Taylor’s approach, find Taylor’s series expansion for the function f(x, y, z) = xyz around the point (1, 1, 1).

Ans. Taylor Series Expansion The Taylor series expansion of a multi-variable function f(x, y, z) around a point (a, b, c) is a way to approximate the function in terms of the values of the function and its partial derivatives at that point. The series is given by: f(x, y, z) = f(a,b,c) + [ (x-a)f x + (y-b)f y + (z-c)f z ] + (1/2!) [ (x-a)²f xx + … + 2(x-a)(y-b)f xy + … ] + … where all partial derivatives are evaluated at the point (a, b, c). Here, the given function is f(x, y, z) = xyz and the point of expansion is (a, b, c) = (1, 1, 1) . Step 1: Evaluate the function and its partial derivatives at the point (1, 1, 1). Zeroth-order: f(x, y, z) = xyz => f(1, 1, 1) = 1 1 1 = 1 First-order partial derivatives: f x = yz => f x (1, 1, 1) = 1 * 1 = 1 f y = xz => f y (1, 1, 1) = 1 * 1 = 1 f z = xy => f z (1, 1, 1) = 1 * 1 = 1 Second-order partial derivatives: f xx = 0 f yy = 0 f zz = 0 f xy = z => f xy (1, 1, 1) = 1 f xz = y => f xz (1, 1, 1) = 1 f yz = x => f yz (1, 1, 1) = 1 Third-order partial derivatives: f xyz = 1 All other third-order derivatives are zero (e.g., f xxy = 0). Fourth-order and higher derivatives: All fourth-order and higher derivatives are zero. This means the Taylor series will be a finite series. Step 2: Substitute the values into the Taylor series formula. x-a = x-1, y-b = y-1, z-c = z-1 f(x, y, z) = f(1,1,1) + [ (x-1)f x + (y-1)f y + (z-1)f z ] + (1/2!) [ 2(x-1)(y-1)f xy + 2(x-1)(z-1)f xz + 2(y-1)(z-1)f yz ] + (1/3!) [ 3! * (x-1)(y-1)(z-1)f xyz ] + … (higher order terms which are zero) Plugging in the values: f(x, y, z) = 1 + [ (x-1)(1) + (y-1)(1) + (z-1)(1) ] + (1/2) [ 2(x-1)(y-1)(1) + 2(x-1)(z-1)(1) + 2(y-1)(z-1)(1) ] + (1/6) [ 6(x-1)(y-1)(z-1)(1) ] Simplifying: f(x, y, z) = 1 + (x-1) + (y-1) + (z-1) + (x-1)(y-1) + (x-1)(z-1) + (y-1)(z-1) + (x-1)(y-1)(z-1) This is the exact Taylor series expansion for f(x, y, z) = xyz around the point (1, 1, 1). It is not an approximation but an exact equality because all higher-order terms become zero. If we were to expand the expression on the right-hand side, it would simplify to exactly xyz.

Q9. What is meant by continuity of a function ? Discuss the properties of a continuous function.

Ans. Continuity of a Function In mathematics, continuity is a property of the behavior of a function. Intuitively, a function is said to be continuous if its graph has no interruptions, gaps, or holes, i.e., it can be drawn without lifting the pen from the paper. Formal Definition: A function f(x) is said to be continuous at a point x = c if it satisfies the following three conditions:

  1. f(c) is defined: The value of the function must exist at point c.
  2. The limit exists: The limit of f(x) as x approaches c must exist. This means the left-hand limit must equal the right-hand limit: lim x→c⁻ f(x) = lim x→c⁺ f(x)
  3. The limit equals the function value: The value of the limit at the point must be equal to the value of the function at that point: lim x→c f(x) = f(c)

If any of these conditions are not met, the function is said to be

discontinuous

at the point

c

. A function is said to be continuous on an interval if it is continuous at every point in that interval.


Properties of Continuous Functions

Continuous functions possess several important properties that make them very useful in analysis. If

f(x)

and

g(x)

are two functions that are continuous at

x = c

, then:

  • Sum and Difference: The function f(x) ± g(x) is also continuous at x = c .
  • Product: The function f(x) * g(x) is also continuous at x = c .
  • Scalar Multiplication: For any constant k , the function k * f(x) is also continuous at x = c .
  • Quotient: The function f(x) / g(x) is also continuous at x = c , provided that the denominator is not zero, i.e., g(c) ≠ 0 .
  • Composition of Functions: If g is continuous at c and f is continuous at g(c) , then the composite function (f o g)(x) = f(g(x)) is also continuous at c .


Important Theorems for Functions Continuous on a Closed Interval:

When a function is continuous on a closed interval [a, b], it exhibits some very powerful properties:

  • Intermediate Value Theorem (IVT): If f is continuous on [a, b], then for any value L between f(a) and f(b) , there exists at least one number c in the interval (a, b) such that f(c) = L . In simple terms, the function takes on all values between its starting and ending values.
  • Extreme Value Theorem (EVT): If f is continuous on a closed interval [a, b], then f attains both an absolute maximum and an absolute minimum value on that interval. This guarantees the existence of optimal solutions in optimization problems.

In economics, continuity is a critical assumption in many models, such as production functions, utility functions, and cost functions.

Q10. Find the stationary values and check whether they are maximum or minimum for the following functions : (i) z = 8x² + 6xy + 7y² (ii) z = 4x² – 2y² + 7xy

Ans. Stationary values of a function occur at points where the slope of the function is zero. At these points, the function’s value can be a maximum, a minimum, or a saddle point. Method:

  1. First-Order Conditions (FOC): Set the partial derivatives of the function with respect to x and y equal to zero and solve for the values of x and y. This will give us the stationary points. ∂z/∂x = 0 and ∂z/∂y = 0
  2. Second-Order Conditions (SOC): To classify the stationary point, we need the second-order partial derivatives: z xx , z yy , and z xy . We then calculate the Hessian determinant, D: D = z xx * z yy – (z xy )²
  3. Classification:
    • If D > 0 and z xx < 0, the point is a local maximum .
    • If D > 0 and z xx > 0, the point is a local minimum .
    • If D < 0, the point is a saddle point .
    • If D = 0, the test is inconclusive.


(i) z = 8x² + 6xy + 7y²

FOC:

z

x

= ∂z/∂x = 16x + 6y = 0 …(1)

z

y

= ∂z/∂y = 6x + 14y = 0 …(2)

From equation (1), y = -16x/6 = -8x/3.

Substituting this into equation (2):

6x + 14(-8x/3) = 0

6x – 112x/3 = 0

(18x – 112x) / 3 = 0

-94x = 0 => x = 0

When x = 0, then y = 0.

Thus, the only stationary point is

(0, 0)

.


SOC:

z

xx

= ∂²z/∂x² = 16

z

yy

= ∂²z/∂y² = 14

z

xy

= ∂²z/∂x∂y = 6

D = z

xx

* z

yy

– (z

xy

)²

D = (16)(14) – (6)²

D = 224 – 36 = 188


Classification:

Since D = 188 > 0 and z

xx

= 16 > 0, the stationary point (0, 0) is a

local minimum

.

The stationary value is z(0,0) = 8(0)² + 6(0)(0) + 7(0)² =

0

.


(ii) z = 4x² – 2y² + 7xy

FOC:

z

x

= ∂z/∂x = 8x + 7y = 0 …(1)

z

y

= ∂z/∂y = -4y + 7x = 0 …(2)

From equation (2), 7x = 4y => x = (4/7)y.

Substituting this into equation (1):

8((4/7)y) + 7y = 0

(32/7)y + 7y = 0

(32y + 49y) / 7 = 0

81y = 0 => y = 0

When y = 0, then x = 0.

Thus, the only stationary point is

(0, 0)

.


SOC:

z

xx

= ∂²z/∂x² = 8

z

yy

= ∂²z/∂y² = -4

z

xy

= ∂²z/∂x∂y = 7

D = z

xx

* z

yy

– (z

xy

)²

D = (8)(-4) – (7)²

D = -32 – 49 = -81


Classification:

Since D = -81 < 0, the stationary point (0, 0) is a

saddle point

. It is neither a maximum nor a minimum.

The stationary value is z(0,0) = 4(0)² – 2(0)² + 7(0)(0) =

0

.

Q11. What are the types of bias in a sample survey ?

Ans. In a sample survey, bias refers to a systematic error that leads to incorrect conclusions about a population. This error is not random but stems from a particular aspect of the survey process, resulting in a consistent overestimation or underestimation of the population parameter. Biases in sample surveys can be broadly classified into two main types: 1. Sampling Bias or Selection Bias This occurs when the method used to collect the sample results in a sample that is not representative of the population. Some common forms are:

  • Undercoverage: This happens when some groups in the population are left out of or are inadequately represented in the sampling frame. For example, a survey conducted using only landline phones will miss people who only have mobile phones, potentially under-representing younger demographics.
  • Voluntary Response Bias: This occurs when the sample consists of people who self-select to participate in a survey. These individuals often hold stronger or more extreme opinions than the general public. Online polls and TV call-in shows are classic examples.
  • Convenience Sampling: This involves choosing individuals who are the easiest to reach. For example, surveying students in just one class to represent all students at a university. This rarely yields a representative sample.


2. Non-sampling Bias or Response Bias

This type of bias is independent of the sampling process and can arise during data collection, processing, or analysis. It can occur even in a perfect random sample.

  • Non-response Bias: This occurs when individuals selected for the sample are unwilling to participate or cannot be contacted. The people who do not respond may differ in significant ways from those who do. For instance, in a survey about income, high-income individuals might be less willing to participate, leading to an underestimation of average income.
  • Response Bias: This occurs when respondents provide inaccurate, misleading, or untruthful answers. It can be caused by several factors:
    • Social Desirability Bias: Respondents tend to give answers that they believe are more socially acceptable rather than their true opinions. For example, people might over-report voting or making charitable donations.
    • Wording of Questions: Leading, ambiguous, or biased questions can influence the answers. “Do you support more police to stop rising crime?” might get a different answer than “Do you support spending more tax dollars on police?”
    • Interviewer Bias: The presence, behavior, or even the tone of voice of the interviewer can subconsciously influence a respondent’s answers.
  • Measurement Error: This arises from flaws in the instruments used for data collection. For example, a poorly calibrated weighing scale will cause a systematic error in measurements.

To design a reliable survey, researchers must carefully consider and minimize all these potential sources of bias.

Q12. Write short notes on any two of the following : (i) Mean Value Theorem (ii) Bolzano-Weierstrass Theorem (iii) Properties of Indefinite Integrals (iv) Cramer-Rao Inequality

Ans. (i) Mean Value Theorem (MVT) The Mean Value Theorem is a fundamental theorem of calculus. It connects the average rate of change of a function over an interval to the instantaneous rate of change at a point within that interval. Statement of the Theorem: If a function f is:

  1. Continuous on the closed interval [a, b], and
  2. Differentiable on the open interval (a, b),

then there exists at least one point

c

in the interval (a, b) for which:


f'(c) = [f(b) – f(a)] / (b – a)

Geometric Interpretation:

Geometrically, the theorem states that there is at least one tangent line to the curve y = f(x) that is parallel to the secant line connecting the points (a, f(a)) and (b, f(b)). The slope of the secant line is [f(b) – f(a)] / (b – a), and the slope of the tangent at point

c

is f'(c). The MVT guarantees that there is at least one point on the curve where the instantaneous velocity equals the average velocity. This theorem serves as a foundation for proving many other important results in calculus.


(ii) Bolzano-Weierstrass Theorem

The Bolzano-Weierstrass theorem is a foundational result in real analysis, closely related to the notion of compactness.


Statement of the Theorem:

Every

bounded sequence

in Euclidean space ℝⁿ has a

convergent subsequence

.


Explanation:

This means that if you have an infinite sequence of points that are all contained within a finite “space” (e.g., all numbers in a sequence are between -10 and 10), you can always find a smaller, infinite subsequence that gets closer and closer to some specific point (a limit point).


Importance:

The theorem is crucial in mathematical analysis and economics. It is essential for proving the Extreme Value Theorem, which states that a continuous function on a compact set attains its maximum and minimum values. It is a key tool in problems proving the existence of an optimum or an equilibrium.


(iii) Properties of Indefinite Integrals

The indefinite integral of a function f(x), denoted ∫f(x)dx, is the family of all antiderivatives of f(x). If F'(x) = f(x), then ∫f(x)dx = F(x) + C, where C is the “constant of integration”.

The main properties of indefinite integrals, which simplify the process of integration, are as follows:

  1. Constant Multiple Rule: ∫k f(x) dx = k ∫f(x) dx That is, a constant can be factored out of the integral.
  2. Sum/Difference Rule: ∫[f(x) ± g(x)] dx = ∫f(x) dx ± ∫g(x) dx The integral of a sum (or difference) of two functions is the sum (or difference) of their individual integrals.
  3. Power Rule: ∫xⁿ dx = (xⁿ⁺¹ / (n+1)) + C, for n ≠ -1. This is one of the most frequently used integration rules.
  4. Inverse relationship with differentiation: d/dx [∫f(x)dx] = f(x). This is part of the Fundamental Theorem of Calculus, showing that differentiation and integration are inverse processes.

These properties are essential for solving various problems in economics, such as calculating consumer and producer surplus, determining capital stock from investment, and more.


(iv) Cramer-Rao Inequality

The Cramer-Rao inequality (or Cramer-Rao Lower Bound) is a fundamental result in statistical estimation theory. It provides a lower bound on the variance of any

unbiased estimator

of a deterministic parameter.


Statement of the Inequality:

Let θ be an unknown parameter to be estimated from data X, and let T(X) be any unbiased estimator of θ (i.e., E[T(X)] = θ). Then, the variance of T(X) must satisfy:


Var(T(X)) ≥ 1 / I(θ)

Here, I(θ) is called the

Fisher Information

. It measures the amount of information that the sample data provides about the parameter θ.


Importance and Implication:

The main importance of the Cramer-Rao inequality is that it sets a benchmark for the “efficiency” of estimators.

  • It tells us the best we can possibly do, i.e., how small the variance of an unbiased estimator can be.
  • An unbiased estimator that achieves this lower bound (i.e., whose variance equals 1/I(θ)) is called an efficient estimator or a Minimum Variance Unbiased Estimator (MVUE) .
  • It provides a standard for comparing different unbiased estimators. The estimator whose variance is closest to the Cramer-Rao lower bound is considered more efficient.


Download IGNOU previous Year Question paper download PDFs for MEC-203 to improve your preparation. These ignou solved question paper IGNOU Previous Year Question paper solved PDF in Hindi and English help you understand the exam pattern and score better.

  • IGNOU Previous Year Solved Question Papers (All Courses)

Thanks!

Share this:

  • Share on Facebook (Opens in new window) Facebook
  • Share on X (Opens in new window) X
  • More
  • Share on WhatsApp (Opens in new window) WhatsApp
  • Share on Telegram (Opens in new window) Telegram
  • Print (Opens in new window) Print
  • Email a link to a friend (Opens in new window) Email

Reader Interactions

Leave a Reply Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Primary Sidebar

लेटेस्ट अपडेट पायें

Telegram Telegram Channel Join Now
Facebook FaceBook Page Follow Us
YouTube Youtube Channel Subscribe
WhatsApp WhatsApp Channel Join Now

Search

Recent Posts

  • MSU Baroda Study Materials Free Download
  • Bhavnagar University Study Materials Free Download
  • Kachchh University Study Materials Free Download
  • BMTU Study Materials Free Download
  • SGGU Study Materials Free Download

Subscribe to Blog via Email

Enter your email address to subscribe to this blog and receive notifications of new posts by email.

Join 1,611 other subscribers

Categories

  • 10th model paper (3)
  • bed books (3)
  • Bihar Board Model Paper (7)
  • Bihar Jobs (1)
  • cg board model paper (1)
  • DELED Books (1)
  • English Posts (1)
  • Essay (1)
  • Exam Prep (9)
  • G.K quiz in hindi (7)
  • General Knowledge in hindi (सामान्य ज्ञान) (24)
  • gk 2018 in hindi (12)
  • GK 2020 (2)
  • GK HINDI 2019 (9)
  • gk pdf download (16)
  • High school science notes in Hindi (3)
  • IERT (3)
  • MODEL PAPER (30)
  • Motivational quotes in hindi (1)
  • mp board model paper (4)
  • My Thoughts (Thoughts by Sachin Yadav) (1)
  • Navy (2)
  • NCERT Books in hindi free download (1)
  • Police (2)
  • Polytechnic (6)
  • Pratiyogita Darpan 2019 (2)
  • RBSE Model Papers (2)
  • School Books (1)
  • SSC GENERAL KNOWLEDGE (7)
  • StudyTrac (69)
  • Uncategorized (54)
  • University Books (106)
  • University Question Papers (153)
  • University Study Materials (89)
  • University Syllabus (144)
  • UP Board Books (5)
  • up board model paper (10)
  • Up board model papers (16)
  • UPSC Notes (3)
  • Uttar Pradesh Jobs (2)
  • रेलवे (7)
  • सामान्य हिन्दी (3)

Footer

University Books

University Study Materials (Books and Notes) in PDF Format in Hindi and English languages.

Click here to download.

University Question Papers

University Previous Year Question Papers and Sample Papers in PDF Format for all Courses.

Click here to download.

University Syllabus

Universities Syllabus in PDF Format in the English and Hindi languages for all courses.

Click here to download.

Copyright © 2026 ·GKPAD by S.K Yadav | Disclaimer