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

En una distribución normal, ¿qué porcentaje aproximado de puntuaciones está a menos de una desviación típica de la media?

  1. A50%
  2. B95%
  3. C68%
  4. D99,7%
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

¿Qué prueba no paramétrica compara dos muestras relacionadas, como puntuaciones antes y después en una escala ordinal?

  1. APrueba de rangos con signo de Wilcoxon
  2. BPrueba U de Mann-Whitney
  3. CPrueba de independencia de chi cuadrado
  4. DPrueba t para muestras independientes
3.Estadística descriptivaMedia
202530354045505560

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 51, 60, 27, 51, 22, 16.

n = 6
s =
4.Estadística descriptivaDifícil
z −2−1012

Una magnitud sigue una distribución normal con media 170 y desviación típica 20. ¿Qué proporción P de valores está por debajo de 190?

μ = 170σ = 20x = 190
P =
5.ProbabilidadMedia
rojas: 6azules: 9

Una bolsa tiene 6 bolas rojas y 9 azules. Sacas dos bolas sin devolver la primera. ¿Cuál es la probabilidad P de que las dos sean rojas?

6 / 9
P =
6.ProbabilidadDifícil
n = 11, p = 0,25: P(X ≤ 1) = ?k01234567891011

Se prueban 11 componentes y cada uno falla con probabilidad 0,25, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de que falle como mucho uno?

n = 11p = 0,25
P =
7.Distribución normalMedia
750 g754,9 gX + Y?

X es normal con media 250 g y desviación típica 4 g; Y es independiente y normal con media 500 g y desviación típica 9 g. Halla la probabilidad P de que X + Y sea mayor que 754,9 g. Redondea z a dos decimales.

μX = 250, σX = 4μY = 500, σY = 9X + Y > 754,9 g
P =
8.Distribución normalDifícil
4 s0X − Y?

El tiempo por vuelta X del corredor A y el tiempo por vuelta Y del corredor B son independientes y normales: X tiene media 52 s y desviación típica 4 s, Y tiene media 48 s y desviación típica 3 s. Halla la probabilidad P de que X sea mayor que Y. Redondea z a dos decimales.

μX = 52 s, σX = 4 sμY = 48 s, σY = 3 s
P =
9.Intervalos de confianzaMedia
x̄E₁ = 1,499%, n = 100x̄E₂ = ?99%, n = 200

Un intervalo de confianza del 99 % para una media, basado en 100 observaciones y una σ conocida, tiene un margen de error de 1,4. ¿Cuál es el margen de error E₂ si el mismo estudio usa 200 observaciones?

99%n₁ = 100E₁ = 1,4n₂ = 200
E₂ =
10.Intervalos de confianzaDifícil
μ₁ − μ₂, t(19) = 2,0930LU = ?x̄₁ − x̄₂E95%

Se prueban dos fertilizantes. Grupo de parcelas 1: 5 parcelas, rendimiento medio 98 kg, desviación típica 5,5 kg. Grupo de parcelas 2: 16 parcelas, media 90,5 kg, desviación típica 5 kg. Supón varianzas iguales (t con varianza combinada, gl = n₁ + n₂ − 2). Halla el límite superior del intervalo de confianza del 95 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 5x̄₁ = 98s₁ = 5,5n₂ = 16x̄₂ = 90,5s₂ = 595%t(19) = 2,093
límite superior = kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−2,1312,131t = ?df = 15

16 empleados hacen una prueba de mecanografía antes y después de un curso de formación. Para cada persona se registra la diferencia d = después − antes (palabras por minuto). La diferencia media es 8,77 y la desviación típica de las diferencias es 11,7. Halla el estadístico del contraste para datos emparejados t para H₀: μd = 0.

n = 16d̄ = 8,77sd = 11,7
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
z −1,9601,96

Una muestra de 100 medidas tiene media 73,8. La desviación típica poblacional es 5. Calcula el límite superior U del intervalo de confianza del 95 % para la media.

x̄ = 73,8σ = 5n = 10095%
U =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy1569178319862110023117xy152080100120

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = temperatura en °C e y = helados vendidos. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy3525537609721181xy51050607080x = 6

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = gasto en publicidad en miles de € e y = ventas en miles de €. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. Predice ŷ para x = 6.

n = 5x = 6
ŷ =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sínoTotalhombres364480mujeres3486120Total70130200

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 = 2002 × 2
χ² =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil

Una prueba de chi cuadrado de bondad de ajuste compara las frecuencias observadas en 8 categorías con proporciones esperadas totalmente especificadas (no se estima ningún parámetro a partir de los datos). ¿Cuántos grados de libertad df tiene la prueba?

k = 8
df =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: C · 68%

Por qué esta es la respuesta

Alrededor del 68% de las puntuaciones está dentro de ±1 DT, alrededor del 95% dentro de ±2 DT y alrededor del 99,7% dentro de ±3 DT.

Respuesta

C · 68%
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · Prueba de rangos con signo de Wilcoxon

Por qué esta es la respuesta

La prueba de Wilcoxon es para datos ordinales emparejados; la U de Mann-Whitney es su equivalente para grupos independientes.

Respuesta

A · Prueba de rangos con signo de Wilcoxon
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 18,35

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 = 227/6 = 37,83

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 13,17² + 22,17² + (−10,83)² + 13,17² + (−15,83)² + (−21,83)² = 1683

Desviación típica

s = √(1683/5) = 18,35

Respuesta

s = 18,35
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: P = 0,1429

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.

Primera y segunda extracción

P = 6/15 · 5/14 = 30/210 = 0,1429

Respuesta

P = 0,1429
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,1971

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.

Cero y un fallo

P(X = 0) = 0,7511 = 0,04224
P(X = 1) = 11·0,25·0,7510 = 0,1549

Súmalas

P = 0,04224 + 0,1549 = 0,1971

Respuesta

P = 0,1971
7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,3085

Sumas y diferencias de variables normales: si X e Y son independientes y normales, X + Y y X − Y también son normales. Las medias se suman o se restan: E(X ± Y) = μX ± μY. Las varianzas siempre se suman, también en una diferencia: Var(X ± Y) = σX² + σY², así que σ = √(σX² + σY²). Las desviaciones típicas nunca se suman directamente. El total de n elementos independientes con la misma distribución tiene media n·μ y desviación típica σ·√n. Después estandariza como de costumbre: z = (x − media)/σ y lee Φ(z).

Distribución de la suma

μ = 750 g, σ = √(4² + 9²) = 9,849 g

Tipificar

z = (754,9 − 750)/9,849 = 0,5

Cola superior

P = 1 − Φ(0,5) = 1 − 0,6915 = 0,3085

Respuesta

P = 0,3085
8.Distribución normal

Respuesta: P = 0,7881

Sumas y diferencias de variables normales: si X e Y son independientes y normales, X + Y y X − Y también son normales. Las medias se suman o se restan: E(X ± Y) = μX ± μY. Las varianzas siempre se suman, también en una diferencia: Var(X ± Y) = σX² + σY², así que σ = √(σX² + σY²). Las desviaciones típicas nunca se suman directamente. El total de n elementos independientes con la misma distribución tiene media n·μ y desviación típica σ·√n. Después estandariza como de costumbre: z = (x − media)/σ y lee Φ(z).

Distribución de la diferencia

μ = 52 − 48 = 4 s, σ = 5 s

Tipificar

z = (0 − 4)/5 = −0,8

Probabilidad

P = 1 − Φ(−0,8) = 0,7881

Respuesta

P = 0,7881
9.Intervalos de confianza

Respuesta: E₂ = 0,9899

Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.

Relación de márgenes

E₂/E₁ = (2,576/2,576)·√(100/200) = 0,7071

Nuevo margen

E₂ = 1,4·0,7071 = 0,9899

Respuesta

E₂ = 0,9899
10.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = 12,98 kg

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.

Desviación típica combinada

sp² = (4·5,5² + 15·5²)/19 = 26,11
sp = 5,109

Margen de error

E = 2,093·5,109·√(1/5 + 1/16) = 5,479

Intervalo

7,5 ± 5,479 → [2,021, 12,98]

Respuesta

límite superior = 12,98 kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 2,998

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

Error típico de la diferencia media

SE = 11,7/√16 = 2,925

Estadístico de contraste

t = 8,77/2,925 = 2,998

Respuesta

t = 2,998

Con gl = 15, el valor crítico bilateral al 5 % es 2,131; |t| es mayor, así que se rechaza H₀.

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: U = 74,78

Contraste de una media: el estadístico de contraste mide a cuántos errores típicos está la media muestral del valor afirmado en H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) si σ es conocida, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) si se estima con la muestra. Un intervalo de confianza es x̄ ± (valor crítico)·(error típico).

Margen de error

E = 1,96·5/√100 = 0,98

Límite del intervalo

U = 73,8 + 0,98 = 74,78

Respuesta

U = 74,78
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9798

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 = 95/5 = 19
ȳ = 455/5 = 91

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 226
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1330

Coeficiente de correlación

r = 226/√(40·1330) = 0,9798

Respuesta

r = 0,9798
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: ŷ = 59,75

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 = 35/5 = 7
ȳ = 318/5 = 63,6

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 154

Recta de regresión

b = 154/40 = 3,85
a = 63,6 − 3,85·7 = 36,65
ŷ = 36,65 + 3,85·x

Predicción

ŷ = 36,65 + 3,85·6 = 59,75

Respuesta

ŷ = 59,75
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 5,861

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

hombres: 80·70/200 = 28, 80·130/200 = 52
mujeres: 120·70/200 = 42, 120·130/200 = 78

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (36 − 28)²/28 + (44 − 52)²/52 + (34 − 42)²/42 + (86 − 78)²/78
χ² = 5,861

Respuesta

χ² = 5,861

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 = 7

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 = 7

Respuesta

df = 7

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