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

Unos expertos comprueban si los ítems de un examen de matemáticas abarcan todos los temas del temario. Esto evalúa:

  1. ALa validez de contenido
  2. BLa validez ecológica
  3. CLa fiabilidad test-retest
  4. DLa validez predictiva
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un investigador usa un cuestionario, entrevistas y observación para estudiar el estrés laboral, y los hallazgos coinciden. ¿Cómo se llama este enfoque?

  1. AContrabalanceo
  2. BEstratificación
  3. CTriangulación
  4. DReplicación
3.Estadística descriptivaMedia
303540455055

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 27, 58, 36, 28, 52.

n = 5
s =
4.Estadística descriptivaDifícil
z −2−1012

Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 100 y desviación típica 12. Calcula la puntuación z z de una nota de 85,6.

μ = 100σ = 12x = 85,6
z =
5.ProbabilidadMedia
xp(x)100,2200,3300,15400,35μ = 26,5

Para la distribución mostrada, halla la desviación típica σ de X.

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0,2, 0,3, 0,15, 0,35
σ =
6.ProbabilidadDifícil
n = 7, p = 0,4: P(X = 5) = ?k01234567

Un examen tiene 7 preguntas de opción múltiple. Una estudiante que contesta al azar acierta cada una con probabilidad 0,4, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de acertar exactamente 5?

n = 7p = 0,4k = 5
P =
7.Distribución normalMedia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z y z = 0,9476

Arrastra z para que el área sombreada entre −z y z bajo la curva normal estándar sea 0,9476. Halla z con dos decimales.

A = 0,9476
z =
8.Distribución normalDifícil
10 cm0X − Y?

Las alturas X de los hombres e Y de las mujeres de un grupo son independientes y normales: X tiene media 180 cm y desviación típica 10 cm, Y tiene media 170 cm y desviación típica 12 cm. Halla la probabilidad P de que X sea mayor que Y. Redondea z a dos decimales.

μX = 180 cm, σX = 10 cmμY = 170 cm, σY = 12 cm
P =
9.Intervalos de confianzaMedia
x̄E₁ = 8,190%, n = 50x̄E₂ = ?90%, n = 100

Un intervalo de confianza del 90 % para una media, basado en 50 observaciones y una σ conocida, tiene un margen de error de 8,1. ¿Cuál es el margen de error E₂ si el mismo estudio usa 100 observaciones?

90%n₁ = 50E₁ = 8,1n₂ = 100
E₂ =
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 23, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1,590%

La desviación típica poblacional es 23. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 90 % para la media tenga un margen de error de como máximo 1,5?

σ = 23E = 1,590%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −2,0302,03

Una muestra de 36 estudiantes tiene una nota media de 207 y una desviación típica muestral de 20. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 200.

μ₀ = 200x̄ = 207s = 20n = 36
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
−1,961,96z = ?

En un ensayo se recuperan 23 de 150 pacientes con el tratamiento A y 19 de 100 pacientes con el tratamiento B. Usando la proporción combinada, halla el estadístico de contraste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 23n₁ = 150x₂ = 19n₂ = 100
z =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy128335537753960xy530405060

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = gasto en publicidad en miles de € e y = ventas en miles de €. Se dan sus sumas. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r a partir de estas sumas.

n = 5Σx = 25Σy = 213Σx² = 165Σy² = 9787Σxy = 1229
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy2134216268371042xy510203040x = 9

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = carga en kN e y = alargamiento en mm. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. Se hace una nueva observación (9, 43). Halla su residuo e = y − ŷ.

n = 5(9, 43)
e =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
bajomedioaltoTotalurbano12153360rural423939120Total545472180

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 = 1802 × 3
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: A · La validez de contenido

Por qué esta es la respuesta

La validez de contenido es el grado en que una medida abarca todos los aspectos relevantes del constructo, normalmente según el juicio de expertos.

Respuesta

A · La validez de contenido
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: C · Triangulación

Por qué esta es la respuesta

La triangulación usa múltiples métodos, fuentes o investigadores. La coincidencia entre ellos aumenta la confianza en la validez de los hallazgos.

Respuesta

C · Triangulación
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 14,11

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 = 201/5 = 40,2

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = (−13,2)² + 17,8² + (−4,2)² + (−12,2)² + 11,8² = 796,8

Desviación típica

s = √(796,8/4) = 14,11

Respuesta

s = 14,11
4.Estadística descriptiva

Respuesta: z = −1,2

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 = (85,6 − 100)/12 = −1,2

Respuesta

z = −1,2
5.Probabilidad

Respuesta: σ = 11,52

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.

Media

μ = 10·0,2 + 20·0,3 + 30·0,15 + 40·0,35 = 26,5

Media de los cuadrados

E(X²) = 100·0,2 + 400·0,3 + 900·0,15 + 1600·0,35 = 835

Varianza

Var(X) = 835 − 26,5² = 132,8
σ = √132,8 = 11,52

Respuesta

σ = 11,52
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,07741

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.

Fórmula binomial

P(X = 5) = 21·0,45·0,62 = 21·0,01024·0,36 = 0,07741

Respuesta

P = 0,07741
7.Distribución normal

Respuesta: z = 1,94

De un área de vuelta a z: Φ(z) es el área a la izquierda de z. Para un área A en la cola izquierda, busca en la tabla la z con Φ(z) = A. Un área A en la cola derecha significa Φ(z) = 1 − A. Un área central A entre −z y z deja (1 − A)/2 en cada cola, así que Φ(z) = (1 + A)/2. Para un valor x, usa x = μ + zσ.

Área a la izquierda de z

Φ(z) = (1 + 0,9476)/2 = 0,9738

Lee la tabla de z al revés

Busca 0,9738 dentro de la tabla y lee z.

z = 1,94

Respuesta

z = 1,94
8.Distribución normal

Respuesta: P = 0,7389

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 = 180 − 170 = 10 cm, σ = 15,62 cm

Tipificar

z = (0 − 10)/15,62 = −0,64

Probabilidad

P = 1 − Φ(−0,64) = 0,7389

Respuesta

P = 0,7389
9.Intervalos de confianza

Respuesta: E₂ = 5,728

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 = (1,645/1,645)·√(50/100) = 0,7071

Nuevo margen

E₂ = 8,1·0,7071 = 5,728

Respuesta

E₂ = 5,728
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 637

Intervalo de confianza para la media: x̄ ± margen de error. Con σ poblacional conocida, el margen es z·σ/√n; si solo se tiene la desviación típica muestral s, usa t con n − 1 grados de libertad: t·s/√n. Valores críticos: z = 1,645 (90 %), 1,96 (95 %), 2,576 (99 %). Para conseguir un margen E o menor, necesitas n ≥ (z·σ/E)², redondeado hacia arriba.

Despejar n

n = (1,645·23/1,5)² = 636,2

Redondear hacia arriba

El tamaño muestral es un número entero, y redondear hacia abajo haría el margen demasiado grande.

n = 637

Respuesta

n = 637
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 2,1

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).

Error típico

SE = 20/√36 = 20/6 = 3,333

Estadístico de contraste

t = (207 − 200)/3,333 = 2,1

Respuesta

t = 2,1
t0,025; df = 35 = 2,03

|t| > 2,03, así que se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: z = −0,7597

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 = 23/150 = 0,1533
p̂₂ = 19/100 = 0,19
p̂ = 42/250 = 0,168

Error típico bajo H₀

SE = √(0,168·0,832·(1/150 + 1/100)) = 0,04827

Estadístico de contraste

z = (0,1533 − 0,19)/0,04827 = −0,7597

Respuesta

z = −0,7597

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

13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,971

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 = 1229 − 25·213/5 = 164
Sxx = 165 − 25²/5 = 40
Syy = 9787 − 213²/5 = 713,2

Coeficiente de correlación

r = 164/√(40·713,2) = 0,971

Respuesta

r = 0,971
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: e = 4,1

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 = 30/5 = 6
ȳ = 139/5 = 27,8

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 148

Recta de regresión

b = 148/40 = 3,7
a = 27,8 − 3,7·6 = 5,6
ŷ = 5,6 + 3,7·x

Valor predicho

ŷ = 5,6 + 3,7·9 = 38,9

Residuo

e = 43 − 38,9 = 4,1

Respuesta

e = 4,1

El punto está por encima de la recta.

15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 8,813

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

urbano: 60·54/180 = 18, 60·54/180 = 18, 60·72/180 = 24
rural: 120·54/180 = 36, 120·54/180 = 36, 120·72/180 = 48

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (12 − 18)²/18 + (15 − 18)²/18 + (33 − 24)²/24 + (42 − 36)²/36 + (39 − 36)²/36 + (39 − 48)²/48
χ² = 8,813

Respuesta

χ² = 8,813

gl = 2. Con α = 0,05 el valor crítico es 5,991, 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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