الإحصاء الوصفي
- المتوسط
- x̄ = Σx/n
- الانحراف المعياري للعينة
- s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
- الوسيط
- القيمة الوسطى للبيانات المرتبة
- الدرجة المعيارية z
- z = (x − μ)/σ
- التوزيع الطبيعي
- 68% ضمن ±1σ، و 95% ضمن ±2σ
مناهج البحث والإحصاء في علم النفس: حزمة المراجعة المكثفة
أوراق القوانين، وأهم خطوات الحل لكل موضوع، و16 مسألة تدريبية، مع الحلول الكاملة في الخلف.
1القوانين وطرق الحل
الاحتمال
- الحدث المتمم
- P(not A) = 1 − P(A)
- قاعدة الجمع
- P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
- أحداث مستقلة
- P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
- الاحتمال الشرطي
- P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
- ذو الحدين
- P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k
التوزيع الطبيعي
- الدرجة المعيارية z
- z = (x − μ)/σ
- أقل من x
- P(X < x) = Φ(z)
- أكبر من x
- P(X > x) = 1 − Φ(z)
- بين قيمتين
- Φ(z2) − Φ(z1)
- المئين
- x = μ + z·σ
الطريقة
- حوّل القيمة إلى درجة معيارية: z = (x − μ)/σ.
- ابحث عن Φ(z)، وهي المساحة على يسار z.
- للمساحة على اليمين استخدم 1 − Φ(z)؛ ولفترة اطرح المساحتين اليساريتين.
- للمئين اعمل بشكل عكسي: أوجد z للمساحة، ثم x = μ + z·σ.
فترات الثقة
- σ معلومة
- x̄ ± z·σ/√n
- σ مجهولة
- x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
- z الحرجة
- 90%: 1,645, 95%: 1,96, 99%: 2,576
- حجم العينة
- n = (z·σ/E)², rounded up
الطريقة
- اختر بين z (σ للمجتمع معلومة) و t (الانحراف العيّني s فقط، مع n − 1 درجة حرية).
- أوجد القيمة الحرجة لمستوى الثقة.
- هامش الخطأ: E = القيمة الحرجة × الانحراف المعياري/√n.
- الفترة: x̄ ± E.
اختبارات الفرضيات وفترات الثقة
- اختبار z للمتوسط
- z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
- اختبار t للمتوسط
- t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
- ثنائي الطرف عند 5%
- ارفض H0 إذا |z| > 1,96
- فترة الثقة
- x̄ ± z·σ/√n
الطريقة
- اذكر H₀ و H₁ وحدّد ما إذا كان الاختبار أحادي الطرف أم ثنائي الطرف.
- احسب إحصاءة الاختبار: (x̄ − μ₀)/(σ/√n)، أو باستخدام s و t.
- قارن بالقيمة الحرجة، أو أوجد القيمة الاحتمالية (p-value).
- ارفض H₀ إذا تجاوزت الإحصاءة القيمة الحرجة (p أقل من α)، واذكر الاستنتاج بالكلمات.
الانحدار الخطي والارتباط
- مجاميع المربعات
- Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
- الميل
- b = Sxy/Sxx
- المقطع
- a = ȳ − b·x̄
- الارتباط
- r = Sxy/√(SxxSyy)
- البُواقي
- e = y − ŷ
اختبارات مربع كاي
- إحصائية الاختبار
- χ² = Σ(O − E)²/E
- جودة المطابقة
- E = n·p, df = k − 1 − (estimated parameters)
- الاستقلالية
- E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
- القيم الحرجة (α = 0,05)
- df 1: 3,841, 2: 5,991, 3: 7,815, 4: 9,488
- القرار
- ارفض H0 إذا كان χ² > χ²crit
2مسائل تدريبية
1.مناهج البحث في علم النفسمتوسطة
يكمل المشاركون الخمسة والعشرون أنفسهم اختبار ذاكرة قبل الكافيين وبعده، والدرجات فئوية وطبيعية تقريبًا. أي اختبار مناسب؟
- Aاختبار كاي تربيع
- Bاختبار t للعينات المستقلة
- Cاختبار t للعينات المزدوجة (المترابطة)
- Dاختبار مان–ويتني U
2.مناهج البحث في علم النفسصعبة
يستقطب قسم لعلم النفس المشاركين من مقررات علم النفس التمهيدية فقط، فيقول المنتقدون إن العينات «WEIRD». إلامَ يشير ذلك؟
- Aعينات مستقطبة بطرق عشوائية مرجّحة
- Bعينات غربية ومتعلمة وصناعية وغنية وديمقراطية قد لا تُعمَّم نتائجها
- Cعينات غريبة على نحو غير عادي في سلوكها
- Dعينات تنسحب مبكرًا من الدراسات
3.الإحصاء الوصفيمتوسطة
أوجد الانحراف المعياري للعينة s للبيانات: 39, 57, 53, 11, 44, 33, 53.
n = 7
s =
4.الإحصاء الوصفيصعبة
كمية موزعة توزيعًا طبيعيًا بمتوسط 170 وانحراف معياري 8. ما نسبة P القيم الأكبر من 160,4؟
μ = 170σ = 8x = 160,4
P =
5.الاحتمالمتوسطة
للتوزيع الموضح، أوجد الانحراف المعياري σ للمتغير X.
x: 0, 1, 2p(x): 0,3, 0,35, 0,35
σ =
6.الاحتمالصعبة
يحتوي اختبار على 6 أسئلة اختيار من متعدد. طالبة تخمّن تجيب عن كل سؤال صحيحًا باحتمال 0,5، باستقلال. ما احتمال P الحصول على 5 إجابات صحيحة بالضبط؟
n = 6p = 0,5k = 5
P =
7.التوزيع الطبيعيمتوسطة
اسحب z بحيث تكون المساحة المظللة تحت المنحنى الطبيعي القياسي، على يمين z، مساوية 0,9890. أوجد z بمنزلتين عشريتين.
A = 0,9890
z =
8.التوزيع الطبيعيصعبة
أطوال الرجال البالغين موزعة توزيعًا طبيعيًا بمتوسط 178 cm وانحراف معياري 7 cm. أوجد القيمة x التي يقع تحتها 80% منها (المئين 80).
μ = 178σ = 7P = 80%
x = cm
9.فترات الثقةمتوسطة
عينة من 6 مفردة متوسطها 115,5 وانحرافها المعياري s = 17. المجتمع طبيعي تقريبًا. أوجد هامش الخطأ E لفترة ثقة 90% للمتوسط.
n = 6x̄ = 115,5s = 1790%t(5) = 2,015
E =
10.فترات الثقةصعبة
لأقطار 16 عمودًا مشغولًا آليًا انحراف معياري للعينة قدره 7,2 µm. بافتراض أن الأقطار موزّعة طبيعيًا، أوجد الحد الأعلى σ لفترة الثقة 95% للانحراف المعياري للمجتمع. مع df = 15، يقع 2,5% من توزيع χ² دون 6,262 و 2,5% فوق 27,488.
n = 16s = 7,2 µmχ² = 6,262, 27,488
σ = µm
11.اختبارات الفرضيات وفترات الثقةمتوسطة
خطّا إنتاج يصنعان الجزء نفسه. الخط 1: عينة من 30 جزءًا متوسط طولها 101,5 mm، والانحراف المعياري المعلوم للخط 19 mm. الخط 2: عينة من 80 جزءًا متوسطها 109,3 mm، والانحراف المعياري المعلوم 12 mm. أوجد إحصائية الاختبار z للفرضية H₀: μ₁ = μ₂، مع أخذ الفرق x̄₁ − x̄₂ (الخط 1 ناقص الخط 2).
n₁ = 30x̄₁ = 101,5 mmσ₁ = 19 mmn₂ = 80x̄₂ = 109,3 mmσ₂ = 12 mm
z =
12.اختبارات الفرضيات وفترات الثقةصعبة
في تجربة سريرية، تعافى 56 من 80 مريضًا على العلاج A، و 234 من 300 مريضًا على العلاج B. باستخدام النسبة المجمَّعة، أوجد إحصائية الاختبار z للفرضية H₀: p₁ = p₂.
x₁ = 56n₁ = 80x₂ = 234n₂ = 300
z =
13.الانحدار الخطي والارتباطمتوسطة
يعطي الجدول 5 مشاهدات مزدوجة لـ x = ساعات الدراسة و y = درجة الامتحان. أوجد معامل ارتباط بيرسون r.
n = 5
r =
14.الانحدار الخطي والارتباطصعبة
يعطي الجدول 5 مشاهدات مزدوجة لـ x = درجة الحرارة بالـ °C و y = المثلّجات المبيعة. استخدم خط المربعات الصغرى ŷ = a + b·x. تنبّأ بـ ŷ عند x = 18,5.
n = 5x = 18,5
ŷ =
15.اختبارات مربع كايمتوسطة
يبيّن جدول التوافق التكرارات المشاهَدة. احسب إحصاءة مربع كاي χ² لاختبار الاستقلالية بين متغيّري الصفوف والأعمدة. لا تستخدم تصحيح الاستمرارية.
N = 1202 × 3
χ² =
16.اختبارات مربع كايصعبة
يتحقّق اختبار مربع كاي لجودة المطابقة مما إذا كانت التكرارات في 5 فئات تتبع توزيع بواسون يُقدَّر متوسطه من البيانات نفسها. كم درجة حرية df للاختبار؟
k = 5
df =
3المحاليل
1.مناهج البحث في علم النفس
الإجابة: C · اختبار t للعينات المزدوجة (المترابطة)
لماذا هذه هي الإجابة
يقارن اختبار t المزدوج المتوسطات لدى المشاركين أنفسهم في شرطين، مستخدمًا الفروق داخل كل شخص.
الإجابة
C · اختبار t للعينات المزدوجة (المترابطة)
2.مناهج البحث في علم النفس
الإجابة: B · عينات غربية ومتعلمة وصناعية وغنية وديمقراطية قد لا تُعمَّم نتائجها
لماذا هذه هي الإجابة
لاحظ Henrich وزملاؤه أن معظم المشاركين في علم النفس يأتون من مجتمعات WEIRD (Western, Educated, Industrialised, Rich, Democratic)، وهي غير ممثِّلة للبشرية، مما يهدد صدق المجتمع.
الإجابة
B · عينات غربية ومتعلمة وصناعية وغنية وديمقراطية قد لا تُعمَّم نتائجها
3.الإحصاء الوصفي
الإجابة: s = 15,91
الإحصاء الوصفي: المتوسط هو المجموع مقسومًا على n؛ والوسيط هو القيمة الوسطى للبيانات المرتبة (متوسط القيمتين الوسطيين عندما يكون n زوجيًا). الانحراف المعياري للعينة s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). الدرجة المعيارية z = (x − μ)/σ تبيّن كم انحرافًا معياريًا تبعد القيمة عن المتوسط.
المتوسط
x̄ = 290/7 = 41,43
مربعات الانحرافات
Σ(x − x̄)² = (−2,429)² + 15,57² + 11,57² + (−30,43)² + 2,571² + (−8,429)² + 11,57² = 1520
الانحراف المعياري
s = √(1520/6) = 15,91
الإجابة
s = 15,91
4.الإحصاء الوصفي
الإجابة: P = 0,8849
الإحصاء الوصفي: المتوسط هو المجموع مقسومًا على n؛ والوسيط هو القيمة الوسطى للبيانات المرتبة (متوسط القيمتين الوسطيين عندما يكون n زوجيًا). الانحراف المعياري للعينة s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). الدرجة المعيارية z = (x − μ)/σ تبيّن كم انحرافًا معياريًا تبعد القيمة عن المتوسط.
حوّل إلى الصيغة المعيارية
z = −1,2
جدول التوزيع الطبيعي المعياري
Φ(−1,2) = 0,1151
P = 1 − 0,1151 = 0,8849
الإجابة
P = 0,8849
5.الاحتمال
الإجابة: σ = 0,8047
المتغيرات العشوائية المتقطعة: يسرد التوزيع الاحتمالي كل قيمة x يمكن أن يأخذها المتغير مع احتمالها p(x)؛ والاحتمالات بين 0 و1 ومجموعها 1. القيمة المتوقعة (المتوسط) هي E(X) = Σx·p(x)، أي المتوسط على المدى الطويل. والتباين Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ²، والانحراف المعياري σ = √Var(X). للتغيير الخطي Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b وVar(Y) = a²·Var(X) وσY = |a|·σX؛ وإضافة ثابت لا تغيّر التشتت.
المتوسط
μ = 0·0,3 + 1·0,35 + 2·0,35 = 1,05
متوسط المربعات
E(X²) = 0·0,3 + 1·0,35 + 4·0,35 = 1,75
التباين
Var(X) = 1,75 − 1,05² = 0,6475
σ = √0,6475 = 0,8047
الإجابة
σ = 0,8047
6.الاحتمال
الإجابة: P = 0,09375
الاحتمال: مع النتائج المتساوية الاحتمال، P(A) = المواتية/الكلية. للأحداث المستقلة نضرب: P(A و B) = P(A)·P(B). كثيرًا ما يفيد الحدث المتمم: P(واحد على الأقل) = 1 − P(لا شيء). ذو الحدين: في n محاولة مستقلة باحتمال نجاح p، P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.
صيغة ذي الحدين
P(X = 5) = 6·0,55·0,51 = 6·0,03125·0,5 = 0,09375
الإجابة
P = 0,09375
7.التوزيع الطبيعي
الإجابة: z = −2,29
من مساحة إلى z: Φ(z) هي المساحة على يسار z. لمساحة ذيل أيسر A، أوجد z التي تحقق Φ(z) = A في الجدول. ومساحة ذيل أيمن A تعني Φ(z) = 1 − A. ومساحة مركزية A بين −z وz تترك (1 − A)/2 في كل ذيل، إذن Φ(z) = (1 + A)/2. ولقيمة x استخدم x = μ + zσ.
المساحة على يسار z
Φ(z) = 1 − 0,9890 = 0,0110
اقرأ جدول z بالعكس
ابحث عن 0,0110 داخل الجدول واقرأ z.
z = −2,29
الإجابة
z = −2,29
8.التوزيع الطبيعي
الإجابة: x = 183,9 cm
التوزيع الطبيعي: حوّل القيمة x إلى درجة معيارية z = (x − μ)/σ، وهي تعدّ الانحرافات المعيارية عن المتوسط. يعطي جدول z (أو Φ(z)) المساحة على يسار z، وهي P(X < x). المساحة على اليمين هي 1 − Φ(z)، والمساحة بين قيمتين هي الفرق بين مساحتيهما.
قيمة z للمئين
Φ(z) = 0,8 → z = 0,8416
العودة إلى x
x = 178 + 0,8416·7 = 183,89 cm
الإجابة
x = 183,89 cm
9.فترات الثقة
الإجابة: E = 13,98
فترة الثقة للمتوسط: x̄ ± هامش الخطأ. عندما يكون σ للمجتمع معلومًا يكون الهامش z·σ/√n؛ وإذا لم يتوفر إلا الانحراف المعياري للعينة s، فاستخدم t بدرجات حرية n − 1: t·s/√n. القيم الحرجة: z = 1,645 (90%)، 1,96 (95%)، 2,576 (99%). للحصول على هامش E أو أقل تحتاج إلى n ≥ (z·σ/E)²، مقرَّبًا إلى الأعلى.
القيمة الحرجة
df = n − 1 = 5, t = 2,015
هامش الخطأ
E = 2,015·17/√6 = 13,98
الإجابة
E = 13,98
10.فترات الثقة
الإجابة: σ = 11,14 µm
فترة للتباين: (n − 1)s²/σ² له توزيع χ² بدرجات حرية n − 1. فترة 95% لـ σ² تمتدّ من (n − 1)s² مقسومًا على قيمة χ² العليا (2,5% فوقها) إلى (n − 1)s² مقسومًا على قيمة χ² الدنيا (2,5% دونها)؛ والفترة لـ σ هي الجذر التربيعي للحدّين. وهي غير متماثلة حول s.
مجموع المربعات
(n − 1)s² = 15·7,2² = 777,6
حدّا σ²
777,6/27,488 = 28,29
777,6/6,262 = 124,2
حدّ σ
σ = √124,2 = 11,14 µm
الإجابة
σ = 11,14 µm
فترة 95% لـ σ: [5,319, 11,14] µm.
11.اختبارات الفرضيات وفترات الثقة
الإجابة: z = −2,097
Hypothesis test: the test statistic = (estimate − value under H₀)/(standard error under H₀). The p-value is the probability, assuming H₀ is true, of a statistic at least as extreme as the one observed: the area in one tail for a one-sided H₁, twice the tail area for a two-sided H₁. Reject H₀ when p ≤ α.
الخطأ المعياري للفرق
SE = √(19²/30 + 12²/80) = √13,83 = 3,719
إحصائية الاختبار
z = (101,5 − 109,3)/3,719 = −2,097
الإجابة
z = −2,097
|z| > 1,96، لذا تُرفض H₀ عند مستوى 5% (ثنائي الطرف).
12.اختبارات الفرضيات وفترات الثقة
الإجابة: z = −1,495
Hypothesis test: the test statistic = (estimate − value under H₀)/(standard error under H₀). The p-value is the probability, assuming H₀ is true, of a statistic at least as extreme as the one observed: the area in one tail for a one-sided H₁, twice the tail area for a two-sided H₁. Reject H₀ when p ≤ α.
نسبتا العينتين
p̂₁ = 56/80 = 0,7
p̂₂ = 234/300 = 0,78
p̂ = 290/380 = 0,7632
الخطأ المعياري وفق H₀
SE = √(0,7632·0,2368·(1/80 + 1/300)) = 0,0535
إحصائية الاختبار
z = (0,7 − 0,78)/0,0535 = −1,495
الإجابة
z = −1,495
|z| < 1.96، لذا لا تُرفض H₀ عند مستوى 5% (ثنائي الطرف).
13.الانحدار الخطي والارتباط
الإجابة: r = 0,9901
انحدار المربعات الصغرى: مع x̄ و ȳ المتوسطين، و Sxx = Σ(x − x̄)²، و Syy = Σ(y − ȳ)² و Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ)، يكون للخط ŷ = a + b·x الميل b = Sxy/Sxx والمقطع a = ȳ − b·x̄، لذا يمرّ دائمًا بالنقطة (x̄, ȳ). معامل ارتباط بيرسون r = Sxy/√(Sxx·Syy) يقع بين −1 و 1؛ و r² هو نسبة التباين في y التي يفسّرها الخط.
المتوسطات
x̄ = 30/5 = 6
ȳ = 379/5 = 75,8
مجاميع المربعات والضروب
Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 166
Syy = Σ(y − ȳ)² = 702,8
معامل الارتباط
r = 166/√(40·702,8) = 0,9901
الإجابة
r = 0,9901
14.الانحدار الخطي والارتباط
الإجابة: ŷ = 71,45
انحدار المربعات الصغرى: مع x̄ و ȳ المتوسطين، و Sxx = Σ(x − x̄)²، و Syy = Σ(y − ȳ)² و Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ)، يكون للخط ŷ = a + b·x الميل b = Sxy/Sxx والمقطع a = ȳ − b·x̄، لذا يمرّ دائمًا بالنقطة (x̄, ȳ). معامل ارتباط بيرسون r = Sxy/√(Sxx·Syy) يقع بين −1 و 1؛ و r² هو نسبة التباين في y التي يفسّرها الخط.
المتوسطات
x̄ = 115/5 = 23
ȳ = 457/5 = 91,4
مجاميع المربعات والضروب
Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 399
خط الانحدار
b = 399/90 = 4,433
a = 91,4 − 4,433·23 = −10,57
ŷ = −10,57 + 4,433·x
التنبؤ
ŷ = −10,57 + 4,433·18,5 = 71,45
الإجابة
ŷ = 71,45
15.اختبارات مربع كاي
الإجابة: χ² = 2,969
اختبارات مربع كاي: قارن التكرارات المشاهَدة O بالتكرارات المتوقَّعة E تحت H₀ باستخدام χ² = Σ(O − E)²/E. جودة المطابقة: E = n·p لكل فئة، df = k − 1 (ناقص واحد إضافي لكل معلَمة تُقدَّر من البيانات). الاستقلالية في جدول r × c: E = مجموع الصف × مجموع العمود / المجموع الكلي، df = (r − 1)(c − 1). ارفض H₀ عندما تتجاوز χ² القيمة الحرجة عند α المختارة.
التكرارات المتوقَّعة
المناوبة النهارية: 40·36/120 = 12, 40·36/120 = 12, 40·48/120 = 16
المناوبة الليلية: 80·36/120 = 24, 80·36/120 = 24, 80·48/120 = 32
إحصاءة مربع كاي
χ² = (16 − 12)²/12 + (11 − 12)²/12 + (13 − 16)²/16 + (20 − 24)²/24 + (25 − 24)²/24 + (35 − 32)²/32
χ² = 2,969
الإجابة
χ² = 2,969
df = 2. عند α = 0,05 تكون القيمة الحرجة 5,991، لذا فإن H₀ (الاستقلالية) غير مرفوضة.
16.اختبارات مربع كاي
الإجابة: df = 3
اختبارات مربع كاي: قارن التكرارات المشاهَدة O بالتكرارات المتوقَّعة E تحت H₀ باستخدام χ² = Σ(O − E)²/E. جودة المطابقة: E = n·p لكل فئة، df = k − 1 (ناقص واحد إضافي لكل معلَمة تُقدَّر من البيانات). الاستقلالية في جدول r × c: E = مجموع الصف × مجموع العمود / المجموع الكلي، df = (r − 1)(c − 1). ارفض H₀ عندما تتجاوز χ² القيمة الحرجة عند α المختارة.
درجات الحرية
df = 5 − 1 − 1 = 3
الإجابة
df = 3
ExamProblems · examproblems.com/courses/research-methods-psychology