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

En una escala de autoinforme, las personas que están de acuerdo con muchas afirmaciones puntúan alto sea cual sea el contenido. ¿Qué sesgo de respuesta es y cómo puede reducirse?

  1. ASesgo de aquiescencia; incluir ítems redactados en sentido inverso
  2. BEfectos de orden; contrabalancear a los participantes
  3. CSesgo de deseabilidad social; usar una muestra mayor
  4. DCaracterísticas de la demanda; usar un diseño de doble ciego
3.Estadística descriptivaMedia
2025303540455055

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 34, 58, 43, 17, 58, 30.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 100 y desviación típica 12. ¿Qué proporción P de valores está por encima de 85,6?

μ = 100σ = 12x = 85,6
P =
5.ProbabilidadMedia
n = 7k = 3N = ?

¿De cuántas formas N se puede elegir un comité de 3 personas entre un grupo de 7? El orden no importa.

n = 7k = 3
N =
6.ProbabilidadDifícil
€p(x)−10,7810,2190,02

Jugar una partida cuesta 1 €. Ganas 2 € con probabilidad 0,2 y 20 € 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 = €1€2: p = 0,2€20: p = 0,02
E(G) = €
7.Distribución normalMedia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z y z = 0,7287

Arrastra z para que el área sombreada entre −z y z bajo la curva normal estándar sea 0,7287. Halla z con dos decimales.

A = 0,7287
z =
8.Distribución normalDifícil
μ = 178x = ?5%

Supón que las estaturas de los hombres adultos siguen una distribución normal con media 178 cm y desviación típica 7 cm. Halla el valor x por debajo del cual queda el 5 % de los datos (el percentil 5).

μ = 178σ = 7P = 5%
x = cm
9.Intervalos de confianzaMedia
x̄E₁ = 5,590%, 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 5,5. ¿Cuál es el margen de error E₂ si el mismo estudio usa 100 observaciones?

90%n₁ = 50E₁ = 5,5n₂ = 100
E₂ =
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 36, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,590%

La desviación típica poblacional es 36. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 90 % para la media tenga un margen de error de como máximo 0,5?

σ = 36E = 0,590%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
2,12p = ?

Se afirma que la media de una población es 120; se sabe que la desviación típica poblacional es 3. Una muestra aleatoria de 36 observaciones tiene una media de 121,06. Contrasta H₀: μ = 120 frente a H₁: μ > 120. Halla el p-valor p.

μ₀ = 120σ = 3n = 36x̄ = 121,06H₁: μ > μ₀
p =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
μ₀x̄c

Se hace un contraste z unilateral de H₀: μ = 50 frente a H₁: μ < 50 con α = 0.01 y una muestra de 25; se sabe que la desviación típica es 5. En realidad la media es 47. Halla la probabilidad de un error de tipo II β en porcentaje.

μ₀ = 50μ = 47σ = 5n = 25α = 0,01
β = %
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy3585697789891197xy5106080100

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = horas de estudio e y = nota del examen. Halla el coeficiente de determinación r² de la recta de mínimos cuadrados.

n = 5
r² =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy245350458560662xy2465060x = 5,5

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 = 5,5.

n = 5x = 5,5
ŷ =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
autobúsbicicletacocheTotalestudiantes223464120personal10141640Total324880160

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 × 3
χ² =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil
dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

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. Con la tabla, halla el valor crítico χ²crit para el nivel de significación α = 0,01.

α = 0,01
χ²crit =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: D · 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

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

Respuesta: A · Sesgo de aquiescencia; incluir ítems redactados en sentido inverso

Por qué esta es la respuesta

La aquiescencia es la tendencia a mostrarse de acuerdo con los ítems. Mezclar ítems redactados en sentido positivo y negativo hace que estar de acuerdo con todo ya no produzca una puntuación extrema.

Respuesta

A · Sesgo de aquiescencia; incluir ítems redactados en sentido inverso
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 16,26

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 = 240/6 = 40

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = (−6)² + 18² + 3² + (−23)² + 18² + (−10)² = 1322

Desviación típica

s = √(1322/5) = 16,26

Respuesta

s = 16,26
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,8849

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 = −1,2

Tabla de la normal estándar

Φ(−1,2) = 0,1151
P = 1 − 0,1151 = 0,8849

Respuesta

P = 0,8849
5.Probabilidad

Respuesta: N = 35

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(7, 3) = (7·6·5)/(3·2·1) = 35

Respuesta

N = 35
6.Probabilidad

Respuesta: E(G) = −0,2 €

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: 1 (p = 0,2), 19 (p = 0,02), −1 (p = 0,78)

Valor esperado

E(G) = 1·0,2 + 19·0,02 − 1·0,78 = −0,2 €

Respuesta

E(G) = −0,2 €

Un valor negativo significa que pierdes dinero de media.

7.Distribución normal

Respuesta: z = 1,1

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 + 0,7287)/2 = 0,8643

Lee la tabla de z al revés

Busca 0,8643 dentro de la tabla y lee z.

z = 1,10

Respuesta

z = 1,10
8.Distribución normal

Respuesta: x = 166,5 cm

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) = 0,05 → z = −1,645

Vuelta a x

x = 178 + −1,645·7 = 166,49 cm

Respuesta

x = 166,49 cm
9.Intervalos de confianza

Respuesta: E₂ = 3,889

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 = 5,5·0,7071 = 3,889

Respuesta

E₂ = 3,889
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 14029

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 = (1,645·36/0,5)² = 14028

Redondear hacia arriba

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

n = 14029

Respuesta

n = 14029
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: p = 0,017

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.

Estadístico de contraste

SE = σ/√n = 3/√36 = 0,5
z = (121,06 − 120)/0,5 = 2,12

Área de la cola

Φ(2,12) = 0,9830
1 − Φ(2,12) = 0,0170

p-valor

p = 0,017

Respuesta

p = 0,017

p ≤ 0,05, así que se rechaza H₀ al nivel del 5 %.

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: β = 25,02 %

Potencia de un contraste: potencia = 1 − β es la probabilidad de rechazar H₀ cuando es falsa. Halla el valor de corte x̄c a partir de μ₀ y z_α y después calcula la probabilidad de caer más allá de x̄c usando la media verdadera: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

Media muestral crítica

SE = 5/√25 = 1
x̄c = 50 − 2,326·1 = 47,67

z con la media verdadera

z = (47,67 − 47)/1 = 0,674

Error de tipo II

potencia = P(Z < 0.674) = 74.98%
β = 100% − 74,98% = 25,02%

Respuesta

β = 25,02%
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r² = 0,9975

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 = 391/5 = 78,2

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 196
Syy = Σ(y − ȳ)² = 962,8

Coeficiente de determinación

r² = 196²/(40·962,8) = 0,9975

Respuesta

r² = 0,9975

Aproximadamente el 99,75 % de la variación de y queda explicada por la recta.

14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: ŷ = 61,6

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 = 20/5 = 4
ȳ = 275/5 = 55

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 44

Recta de regresión

b = 44/10 = 4,4
a = 55 − 4,4·4 = 37,4
ŷ = 37,4 + 4,4·x

Predicción

ŷ = 37,4 + 4,4·5,5 = 61,6

Respuesta

ŷ = 61,6
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 2,178

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

estudiantes: 120·32/160 = 24, 120·48/160 = 36, 120·80/160 = 60
personal: 40·32/160 = 8, 40·48/160 = 12, 40·80/160 = 20

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (22 − 24)²/24 + (34 − 36)²/36 + (64 − 60)²/60 + (10 − 8)²/8 + (14 − 12)²/12 + (16 − 20)²/20
χ² = 2,178

Respuesta

χ² = 2,178

gl = 2. Con α = 0,05 el valor crítico es 5,991, así que H₀ (independencia) no se rechaza.

16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ²crit = 16,81

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

Tabla

χ²crit(df = 6, α = 0,01) = 16,812

Respuesta

χ²crit = 16,812

Rechaza H₀ si el χ² calculado es mayor que este valor.

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