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 envía un cuestionario a todos los estudiantes y luego pide a quienes responden que recluten a amigos que también usen una aplicación de sueño poco común. ¿Qué método de muestreo se usa en el segundo paso?

  1. AMuestreo aleatorio
  2. BMuestreo estratificado
  3. CMuestreo en bola de nieve
  4. DMuestreo sistemático
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Una prueba de «inteligencia» mide principalmente lo rápido que escribe la gente a máquina. ¿Qué tipo de validez falta más claramente?

  1. ALa consistencia interna
  2. BLa fiabilidad entre evaluadores
  3. CLa validez de constructo
  4. DLa fiabilidad test-retest
3.Estadística descriptivaMedia
1015202530354045505560

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 60, 47, 60, 10, 49.

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

Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 100 y desviación típica 15. Calcula la puntuación z z de una nota de 92,5.

μ = 100σ = 15x = 92,5
z =
5.ProbabilidadMedia
xp(x)00,0510,1520,330,240,3μ = 2,55

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

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,05, 0,15, 0,3, 0,2, 0,3
σ =
6.ProbabilidadDifícil
€p(x)−100,78400,21900,02

Jugar una partida cuesta 10 €. Ganas 50 € con probabilidad 0,2 y 200 € 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 = €10€50: p = 0,2€200: p = 0,02
E(G) = €
7.Distribución normalMedia
24,841P = ?

Supón que los tiempos de entrega siguen una distribución normal con media 32 min y desviación típica 6 min. ¿Qué fracción está entre 24,8 y 41 min? Da P como número decimal.

μ = 32σ = 6x1 = 24,8x2 = 41
P =
8.Distribución normalDifícil
557085100115130145puntossuperior 70%

Para las puntuaciones de CI, la distribución es normal, con media 100 puntos y desviación típica 15 puntos. Arrastra el punto de corte para que el 70 % superior sombreado quede a su derecha. Halla el punto de corte x.

μ = 100 puntosσ = 15 puntos70%
x = puntos
9.Intervalos de confianzaMedia
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E90%

Se compara la duración de la batería de dos modelos de móvil. Modelo 1: 100 móviles, media 135,5 h, desviación típica conocida 14 h. Modelo 2: 40 móviles, media 128 h, desviación típica conocida 15 h. Halla el límite superior del intervalo de confianza del 90 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 100x̄₁ = 135,5 hσ₁ = 14 hn₂ = 40x̄₂ = 128 hσ₂ = 15 h90%
límite superior = h
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 12, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2,590%

La desviación típica poblacional es 12. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 90 % para la media tenga un margen de error de como máximo 2,5?

σ = 12E = 2,590%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−2,3652,365t = ?df = 7

8 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 −9,1 y la desviación típica de las diferencias es 8,3. Halla el estadístico del contraste para datos emparejados t para H₀: μd = 0.

n = 8d̄ = −9,1sd = 8,3
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 3α = 0,01βσ = 16, potencia 90%, n = ?

Un contraste z unilateral con α = 0,01 debe detectar un desplazamiento de la media de 3 unidades con una potencia del 90 %. La desviación típica es 16. Halla el tamaño muestral mínimo n.

α = 0,01potencia = 90%δ = 3σ = 16zα = 2,326zβ = 1,282
n =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy129338543757969xy54060

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 = 236Σx² = 165Σy² = 12144Σxy = 1378
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy142253353456563670xy24640506070x = 1,5

La tabla da 6 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. Se hace una nueva observación (1,5, 44). Halla su residuo e = y − ŷ.

n = 6(1,5, 44)
e =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
autobúsbicicletacocheTotalestudiantes293440103personal11274179Total406181182

La tabla de contingencia muestra las frecuencias observadas. Para una prueba de chi cuadrado de independencia, halla la frecuencia esperada E de la casilla «estudiantes, autobús».

total de fila = 103total de columna = 40N = 182
E =
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 compara las frecuencias observadas en 8 categorías con proporciones esperadas totalmente especificadas (no se estima ningún parámetro a partir de los 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: C · Muestreo en bola de nieve

Por qué esta es la respuesta

El muestreo en bola de nieve es útil para grupos de difícil acceso, pero es probable que la muestra comparta características y no sea representativa.

Respuesta

C · Muestreo en bola de nieve
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: C · La validez de constructo

Por qué esta es la respuesta

La validez de constructo es si una medida refleja realmente el constructo subyacente. Una prueba puede ser fiable y medir algo equivocado.

Respuesta

C · La validez de constructo
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 20,58

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 = 226/5 = 45,2

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 14,8² + 1,8² + 14,8² + (−35,2)² + 3,8² = 1695

Desviación típica

s = √(1695/4) = 20,58

Respuesta

s = 20,58
4.Estadística descriptiva

Respuesta: z = −0,5

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 = (92,5 − 100)/15 = −0,5

Respuesta

z = −0,5
5.Probabilidad

Respuesta: σ = 1,203

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 = 0·0,05 + 1·0,15 + 2·0,3 + 3·0,2 + 4·0,3 = 2,55

Media de los cuadrados

E(X²) = 0·0,05 + 1·0,15 + 4·0,3 + 9·0,2 + 16·0,3 = 7,95

Varianza

Var(X) = 7,95 − 2,55² = 1,447
σ = √1,447 = 1,203

Respuesta

σ = 1,203
6.Probabilidad

Respuesta: E(G) = 4 €

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: 40 (p = 0,2), 190 (p = 0,02), −10 (p = 0,78)

Valor esperado

E(G) = 40·0,2 + 190·0,02 − 10·0,78 = 4 €

Respuesta

E(G) = 4 €

Un valor positivo significa que ganas dinero de media.

7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,8181

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 = (24,8 − 32)/6 = −1,2
z₂ = (41 − 32)/6 = 1,5

Área entre ambos valores

P = Φ(1,5) − Φ(−1,2) = 0,9332 − 0,1151 = 0,8181

Respuesta

P = 0,8181
8.Distribución normal

Respuesta: x = 92,2 puntos

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

Φ(z) = 0,3

z según la tabla

z ≈ −0,52

De vuelta a las unidades originales

x = 100 − 0,52·15 = 92,2 puntos

Respuesta

x = 92,2 puntos
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = 12,03 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 = 135,5 − 128 = 7,5

Error típico

SE = √(14²/100 + 15²/40) = 2,754

Margen de error

E = 1,645·2,754 = 4,53

Intervalo

7,5 ± 4,53 → [2,97, 12,03]

Respuesta

límite superior = 12,03 h

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

10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 63

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 = (1,645·12/2,5)² = 62,35

Redondear hacia arriba

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

n = 63

Respuesta

n = 63
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = −3,101

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 = 8,3/√8 = 2,934

Estadístico de contraste

t = −9,1/2,934 = −3,101

Respuesta

t = −3,101

Con gl = 7, el valor crítico bilateral al 5 % es 2,365; |t| es mayor, así que se rechaza H₀.

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: n = 371

Tamaño muestral para un contraste: para detectar un desplazamiento real δ con potencia 1 − β en un contraste z unilateral de nivel α, el error típico debe cumplir δ = (z_α + z_β)·σ/√n, así que n = ((z_α + z_β)·σ/δ)², redondeado hacia arriba.

Despejar n

n = ((2,326 + 1,282)·16/3)² = 370,3

Redondear hacia arriba

n = 371

Respuesta

n = 371
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9876

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 = 1378 − 25·236/5 = 198
Sxx = 165 − 25²/5 = 40
Syy = 12144 − 236²/5 = 1005

Coeficiente de correlación

r = 198/√(40·1005) = 0,9876

Respuesta

r = 0,9876
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: e = −2,281

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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 337/6 = 56,17

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 86,5

Recta de regresión

b = 86,5/17,5 = 4,943
a = 56,17 − 4,943·3,5 = 38,87
ŷ = 38,87 + 4,943·x

Valor predicho

ŷ = 38,87 + 4,943·1,5 = 46,28

Residuo

e = 44 − 46,28 = −2,281

Respuesta

e = −2,281

El punto está por debajo de la recta.

15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: E = 22,64

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.

Frecuencia esperada

E = 103·40/182 = 22,64

Respuesta

E = 22,64
16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ²crit = 18,48

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

Tabla

χ²crit(df = 7, α = 0,01) = 18,475

Respuesta

χ²crit = 18,475

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

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