Métodos de investigación y estadística en psicología: pack de repaso

Hojas de fórmulas, los pasos clave de los métodos de cada tema y 16 problemas de práctica, con las soluciones completas al final.

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1Fórmulas y métodos

Estadística descriptiva

Media
x̄ = Σx/n
Desviación típica muestral
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Mediana
valor central de los datos ordenados
Puntuación z
z = (x − μ)/σ
Distribución normal
68% dentro de ±1σ, 95% dentro de ±2σ

Probabilidad

Complementario
P(not A) = 1 − P(A)
Regla de la suma
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Sucesos independientes
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Probabilidad condicionada
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Binomial
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

Distribución normal

Puntuación z
z = (x − μ)/σ
Por debajo de x
P(X < x) = Φ(z)
Por encima de x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Entre dos valores
Φ(z2) − Φ(z1)
Percentil
x = μ + z·σ

Método

  1. Convierte el valor en una puntuación z: z = (x − μ)/σ.
  2. Busca Φ(z), el área a la izquierda de z.
  3. Para el área a la derecha usa 1 − Φ(z); para un intervalo resta las dos áreas a la izquierda.
  4. Para un percentil, trabaja al revés: halla z para el área y luego x = μ + z·σ.

Intervalos de confianza

σ conocida
x̄ ± z·σ/√n
σ desconocida
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
z crítico
90%: 1,645, 95%: 1,96, 99%: 2,576
Tamaño muestral
n = (z·σ/E)², rounded up

Método

  1. Decide entre z (σ poblacional conocida) y t (solo la s muestral, con n − 1 grados de libertad).
  2. Halla el valor crítico para el nivel de confianza.
  3. Margen de error: E = valor crítico × desviación típica/√n.
  4. Intervalo: x̄ ± E.

Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Contraste z para una media
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
Contraste t para una media
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
Bilateral al 5%
rechaza H0 si |z| > 1,96
Intervalo de confianza
x̄ ± z·σ/√n

Método

  1. Enuncia H₀ y H₁ y decide si el contraste es unilateral o bilateral.
  2. Calcula el estadístico de contraste: (x̄ − μ₀)/(σ/√n), o con s y t.
  3. Compáralo con el valor crítico o halla el p-valor.
  4. Rechaza H₀ si el estadístico supera el valor crítico (p menor que α) y expresa la conclusión con palabras.

Regresión lineal y correlación

Sumas de cuadrados
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
Pendiente
b = Sxy/Sxx
Ordenada en el origen
a = ȳ − b·x̄
Correlación
r = Sxy/√(SxxSyy)
Residuo
e = y − ŷ

Pruebas de chi cuadrado

Estadístico de contraste
χ² = Σ(O − E)²/E
Bondad de ajuste
E = n·p, df = k − 1 − (estimated parameters)
Independencia
E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
Valores críticos (α = 0,05)
df 1: 3,841, 2: 5,991, 3: 7,815, 4: 9,488
Decisión
rechaza H0 si χ² > χ²crit

2Problemas de práctica

1.Métodos de investigación en psicologíaMedia

Un investigador quiere comprobar si existe asociación entre el género (hombre/mujer) y el género cinematográfico preferido (cuatro categorías). ¿Qué prueba es adecuada?

  1. ALa prueba chi cuadrado de independencia
  2. BLa correlación de Pearson
  3. CLa prueba t para muestras relacionadas
  4. DEl ANOVA de un factor
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un investigador compara tres o más medias de grupo. ¿Por qué usa un ANOVA de un factor en lugar de varias pruebas t?

  1. ALas pruebas t requieren datos cualitativos
  2. BVarias pruebas t inflan la tasa global de error de tipo I
  3. CLas pruebas t no admiten números mayores que 100
  4. DEl ANOVA siempre encuentra efectos mayores que el conjunto equivalente de pruebas t
3.Estadística descriptivaMedia
1520253035404550

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 52, 15, 33, 36, 36, 35, 18.

n = 7
s =
4.Estadística descriptivaDifícil
z −2−1012

Una magnitud sigue una distribución normal con media 50 y desviación típica 12. ¿Qué proporción P de valores está por debajo de 62?

μ = 50σ = 12x = 62
P =
5.ProbabilidadMedia
n = 11k = 4N = ?

¿De cuántas formas N se puede elegir un comité de 4 personas entre un grupo de 11? El orden no importa.

n = 11k = 4
N =
6.ProbabilidadDifícil
€p(x)−50,8350,15450,02

Jugar una partida cuesta 5 €. Ganas 10 € con probabilidad 0,15 y 50 € con probabilidad 0,02; en otro caso no ganas nada. La apuesta no se devuelve. Halla la ganancia neta esperada E(G) por partida.

apuesta = €5€10: p = 0,15€50: p = 0,02
E(G) = €
7.Distribución normalMedia
244,25256P = ?

Supón que los pesos de las bolsas siguen una distribución normal con media 250 g y desviación típica 5 g. ¿Qué fracción está entre 244,25 y 256 g? Da P como número decimal.

μ = 250σ = 5x1 = 244,25x2 = 256
P =
8.Distribución normalDifícil
μ = 65x = ?25%

Supón que las notas de un examen siguen una distribución normal con media 65 puntos y desviación típica 10 puntos. Halla el valor x por debajo del cual queda el 25 % de los datos (el percentil 25).

μ = 65σ = 10P = 25%
x = puntos
9.Intervalos de confianzaMedia
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E90%

Se compara la duración de la batería de dos modelos de móvil. Modelo 1: 50 móviles, media 145,5 h, desviación típica conocida 3 h. Modelo 2: 100 móviles, media 158 h, desviación típica conocida 3 h. Halla el límite superior del intervalo de confianza del 90 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 50x̄₁ = 145,5 hσ₁ = 3 hn₂ = 100x̄₂ = 158 hσ₂ = 3 h90%
límite superior = h
10.Intervalos de confianzaDifícil
p ≈ 0,4, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0190%

Un estudio piloto indica que aproximadamente 0,4 de los productos son defectuosos. ¿Cuántos productos n hay que inspeccionar para que un intervalo de confianza del 90 % para la proporción tenga un margen de error de como máximo 0,01?

p ≈ 0,4E = 0,0190%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−2,0932,093t = ?df = 19

Se comparan dos métodos de enseñanza. Grupo 1: 14 estudiantes, nota media 81,5, desviación típica 9. Grupo 2: 7 estudiantes, nota media 89,3, desviación típica 5,5. Supón varianzas poblacionales iguales y usa el contraste t de dos muestras con varianza combinada. Halla el estadístico de contraste t para H₀: μ₁ = μ₂, tomando la diferencia como x̄₁ − x̄₂ (grupo 1 menos grupo 2).

n₁ = 14x̄₁ = 81,5s₁ = 9n₂ = 7x̄₂ = 89,3s₂ = 5,5
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
−1,961,96z = ?

En un ensayo se recuperan 53 de 150 pacientes con el tratamiento A y 24 de 80 pacientes con el tratamiento B. Usando la proporción combinada, halla el estadístico de contraste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 53n₁ = 150x₂ = 24n₂ = 80
z =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy363458565668777876xy4686070

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = horas de estudio e y = nota del examen. Se dan sus sumas. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r a partir de estas sumas.

n = 6Σx = 33Σy = 407Σx² = 199Σy² = 27887Σxy = 2301
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy1789209523119261252914432165xy202530100150ŷ = 92

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = temperatura en °C e y = helados vendidos. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. ¿Para qué valor x predice la recta ŷ = 92?

n = 6ŷ = 92
x =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
mejoróno mejoróTotalfármaco nuevo4773120placebo33740Total8080160

La tabla de contingencia muestra las frecuencias observadas. Calcula el estadístico de chi cuadrado χ² para la prueba de independencia entre las variables de filas y columnas. No uses corrección por continuidad.

N = 1602 × 2
χ² =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil

Una prueba de chi cuadrado de bondad de ajuste comprueba si las frecuencias en 8 categorías siguen una distribución de Poisson cuya media se estima a partir de los mismos datos. ¿Cuántos grados de libertad df tiene la prueba?

k = 8
df =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · La prueba chi cuadrado de independencia

Por qué esta es la respuesta

La prueba chi cuadrado compara las frecuencias observadas con las esperadas en una tabla de contingencia para comprobar si dos variables categóricas están asociadas.

Respuesta

A · La prueba chi cuadrado de independencia
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: B · Varias pruebas t inflan la tasa global de error de tipo I

Por qué esta es la respuesta

Hacer muchas pruebas por pares multiplica la probabilidad de un falso positivo. El ANOVA prueba todos los grupos a la vez y va seguido de pruebas post hoc corregidas.

Respuesta

B · Varias pruebas t inflan la tasa global de error de tipo I
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 12,43

Estadística descriptiva: la media es la suma dividida entre n; la mediana es el valor central de los datos ordenados (la media de los dos centrales si n es par). La desviación típica muestral es s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Una puntuación z = (x − μ)/σ indica a cuántas desviaciones típicas está un valor de la media.

Media

x̄ = 225/7 = 32,14

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 19,86² + (−17,14)² + 0,8571² + 3,857² + 3,857² + 2,857² + (−14,14)² = 926,9

Desviación típica

s = √(926,9/6) = 12,43

Respuesta

s = 12,43
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,8413

Estadística descriptiva: la media es la suma dividida entre n; la mediana es el valor central de los datos ordenados (la media de los dos centrales si n es par). La desviación típica muestral es s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Una puntuación z = (x − μ)/σ indica a cuántas desviaciones típicas está un valor de la media.

Tipificar

z = 1

Tabla de la normal estándar

Φ(1) = 0,8413
P = 0,8413

Respuesta

P = 0,8413
5.Probabilidad

Respuesta: N = 330

Probabilidad: con resultados equiprobables, P(A) = favorables/totales. Para sucesos independientes se multiplica: P(A y B) = P(A)·P(B). El complementario suele ayudar: P(al menos uno) = 1 − P(ninguno). Binomial: en n ensayos independientes con probabilidad de éxito p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

Combinaciones

C(11, 4) = (11·10·9·8)/(4·3·2·1) = 330

Respuesta

N = 330
6.Probabilidad

Respuesta: E(G) = −2,5 €

Variables aleatorias discretas: una distribución de probabilidad enumera cada valor x que puede tomar una variable con su probabilidad p(x); las probabilidades están entre 0 y 1 y suman 1. El valor esperado (media) es E(X) = Σx·p(x), el promedio a largo plazo. La varianza es Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², y la desviación típica es σ = √Var(X). Para un cambio lineal Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) y σY = |a|·σX; sumar una constante no cambia la dispersión.

Resultados netos

G: 5 (p = 0,15), 45 (p = 0,02), −5 (p = 0,83)

Valor esperado

E(G) = 5·0,15 + 45·0,02 − 5·0,83 = −2,5 €

Respuesta

E(G) = −2,5 €

Un valor negativo significa que pierdes dinero de media.

7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,7599

Distribución normal: convierte un valor x en una puntuación z, z = (x − μ)/σ, que indica a cuántas desviaciones típicas está de la media. Una tabla z (o Φ(z)) da el área a la izquierda de z, que es P(X < x). El área a la derecha es 1 − Φ(z), y el área entre dos valores es la diferencia de sus dos áreas.

Puntuaciones z

z₁ = (244,25 − 250)/5 = −1,15
z₂ = (256 − 250)/5 = 1,2

Área entre ambos valores

P = Φ(1,2) − Φ(−1,15) = 0,8849 − 0,1251 = 0,7599

Respuesta

P = 0,7599
8.Distribución normal

Respuesta: x = 58,26 puntos

Distribución normal: convierte un valor x en una puntuación z, z = (x − μ)/σ, que indica a cuántas desviaciones típicas está de la media. Una tabla z (o Φ(z)) da el área a la izquierda de z, que es P(X < x). El área a la derecha es 1 − Φ(z), y el área entre dos valores es la diferencia de sus dos áreas.

z del percentil

Φ(z) = 0,25 → z = −0,6745

Vuelta a x

x = 65 + −0,6745·10 = 58,26 puntos

Respuesta

x = 58,26 puntos
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = −11,65 h

Interval for a difference: estimate ± critical value × standard error. For two independent means with known σ: SE = √(σ₁²/n₁ + σ₂²/n₂) and z. With equal unknown variances: pooled s_p and t with n₁ + n₂ − 2 degrees of freedom. For paired data, work with the differences: d̄ ± t·s_d/√n.

Estimación puntual

x̄₁ − x̄₂ = 145,5 − 158 = −12,5

Error típico

SE = √(3²/50 + 3²/100) = 0,5196

Margen de error

E = 1,645·0,5196 = 0,8548

Intervalo

−12,5 ± 0,8548 → [−13,35, −11,65]

Respuesta

límite superior = −11,65 h

El intervalo no contiene el 0, así que las medias difieren significativamente.

10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 6495

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.

Despejar n

n = 1,645²·0,4·0,6/0,01² = 6494

Redondear hacia arriba

n = 6495

Respuesta

n = 6495
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = −2,09

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.

Varianza combinada

sp² = (13·9² + 6·5,5²)/19 = 64,97
sp = 8,061

Error típico

SE = 8,061·√(1/14 + 1/7) = 3,731

Estadístico de contraste

t = (81,5 − 89,3)/3,731 = −2,09

Respuesta

t = −2,09

Con gl = 19, el valor crítico bilateral al 5 % es 2,093; |t| es menor, así que no se rechaza H₀.

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: z = 0,8163

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.

Proporciones muestrales

p̂₁ = 53/150 = 0,3533
p̂₂ = 24/80 = 0,3
p̂ = 77/230 = 0,3348

Error típico bajo H₀

SE = √(0,3348·0,6652·(1/150 + 1/80)) = 0,06533

Estadístico de contraste

z = (0,3533 − 0,3)/0,06533 = 0,8163

Respuesta

z = 0,8163

|z| < 1.96, así que no se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,8947

Regresión por mínimos cuadrados: con x̄ e ȳ las medias, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² y Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), la recta ŷ = a + b·x tiene pendiente b = Sxy/Sxx y ordenada en el origen a = ȳ − b·x̄, así que siempre pasa por (x̄, ȳ). El coeficiente de correlación de Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) está entre −1 y 1; r² es la fracción de la variación de y explicada por la recta.

Sumas centradas

Sxy = 2301 − 33·407/6 = 62,5
Sxx = 199 − 33²/6 = 17,5
Syy = 27887 − 407²/6 = 278,8

Coeficiente de correlación

r = 62,5/√(17,5·278,8) = 0,8947

Respuesta

r = 0,8947
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: x = 18,43

Regresión por mínimos cuadrados: con x̄ e ȳ las medias, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² y Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), la recta ŷ = a + b·x tiene pendiente b = Sxy/Sxx y ordenada en el origen a = ȳ − b·x̄, así que siempre pasa por (x̄, ȳ). El coeficiente de correlación de Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) está entre −1 y 1; r² es la fracción de la variación de y explicada por la recta.

Medias

x̄ = 147/6 = 24,5
ȳ = 737/6 = 122,8

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 799,5

Recta de regresión

b = 799,5/157,5 = 5,076
a = 122,8 − 5,076·24,5 = −1,533
ŷ = −1,533 + 5,076·x

Despeja x

x = (92 − (−1,533))/5,076 = 18,43

Respuesta

x = 18,43
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 22,53

Pruebas de chi cuadrado: compara las frecuencias observadas O con las frecuencias E esperadas bajo H₀ mediante χ² = Σ(O − E)²/E. Bondad de ajuste: E = n·p para cada categoría, gl = k − 1 (menos uno más por cada parámetro estimado a partir de los datos). Independencia en una tabla r × c: E = total de fila × total de columna / total general, gl = (r − 1)(c − 1). Rechaza H₀ cuando χ² supera el valor crítico para el α elegido.

Frecuencias esperadas

fármaco nuevo: 120·80/160 = 60, 120·80/160 = 60
placebo: 40·80/160 = 20, 40·80/160 = 20

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (47 − 60)²/60 + (73 − 60)²/60 + (33 − 20)²/20 + (7 − 20)²/20
χ² = 22,53

Respuesta

χ² = 22,53

gl = 1. Con α = 0,05 el valor crítico es 3,841, así que H₀ (independencia) se rechaza.

16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: df = 6

Pruebas de chi cuadrado: compara las frecuencias observadas O con las frecuencias E esperadas bajo H₀ mediante χ² = Σ(O − E)²/E. Bondad de ajuste: E = n·p para cada categoría, gl = k − 1 (menos uno más por cada parámetro estimado a partir de los datos). Independencia en una tabla r × c: E = total de fila × total de columna / total general, gl = (r − 1)(c − 1). Rechaza H₀ cuando χ² supera el valor crítico para el α elegido.

Grados de libertad

df = 8 − 1 − 1 = 6

Respuesta

df = 6

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