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 un experimento de campo, el investigador:

  1. AManipula la VI en un laboratorio
  2. BAnaliza datos recogidos por otros
  3. CSolo observa sin manipular nada
  4. DManipula la VI en un entorno real
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un investigador realiza cinco pruebas t y quiere mantener la tasa global de error de tipo I en 0,05 con la corrección de Bonferroni. ¿Qué nivel de significación debe usar cada prueba?

  1. A0,01
  2. B0,25
  3. C0,05
  4. D0,025
3.Estadística descriptivaMedia
1520253035404550

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 25, 35, 51, 15, 32, 39, 36.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 100 y desviación típica 15. ¿Qué proporción P de valores está por debajo de 109?

μ = 100σ = 15x = 109
P =
5.ProbabilidadMedia
n = 6k = 3N = ?

¿De cuántas formas N se puede elegir un comité de 3 personas entre un grupo de 6? El orden no importa.

n = 6k = 3
N =
6.ProbabilidadDifícil
xp(x)10,1520,330,340,25μ

X tiene la distribución mostrada, y Y = −2X − 3. Halla la desviación típica σY de Y.

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,15, 0,3, 0,3, 0,25Y = −2X − 3
σY =
7.Distribución normalMedia
120 kg118,7 kgT = X₁ + … + X₁₀?

Las masas de cajas son independientes y normales con media 12 kg y desviación típica 0,8 kg. Halla la probabilidad P de que la masa total de 10 de ellos sea inferior a 118,7 kg. Redondea z a dos decimales.

μ = 12 kgσ = 0,8 kgn = 10< 118.7 kg
P =
8.Distribución normalDifícil
μ = 65x = ?95%

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 95 % de los datos (el percentil 95).

μ = 65σ = 10P = 95%
x = puntos
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 6, sd​ = 5,60LU = ?d̄ = 7E95%

Se mide la tensión arterial de 6 pacientes antes y después de un tratamiento. Las diferencias d = antes − después (mmHg) tienen media 7 y desviación típica 5,6. Halla el límite superior del intervalo de confianza del 95 % para la diferencia media.

n = 6d̄ = 7sd = 5,695%t(5) = 2,571
límite superior = mmHg
10.Intervalos de confianzaDifícil
n = 10Lσ = ?s = 8,895%

Los diámetros de 10 ejes mecanizados tienen una desviación típica muestral de 8,8 µm. Suponiendo que los diámetros siguen una distribución normal, halla el límite superior σ del intervalo de confianza del 95 % para la desviación típica poblacional. Con gl = 9, el 2,5 % de la distribución χ² queda por debajo de 2,7 y el 2,5 % queda por encima de 19,023.

n = 10s = 8,8 µmχ² = 2,7, 19,023
σ = µm
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −2,01102,011

Una muestra de 49 estudiantes tiene una nota media de 504,1 y una desviación típica muestral de 12. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 500.

μ₀ = 500x̄ = 504,1s = 12n = 49
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
z −2,57602,576

Una muestra de 16 medidas tiene media 111,3. La desviación típica poblacional es 12. Calcula el límite inferior L del intervalo de confianza del 99 % para la media.

x̄ = 111,3σ = 12n = 1699%
L =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy140347550759967xy540506070

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 = 263Σx² = 165Σy² = 14279Σxy = 1447
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy2541161882710301235xy510102030x = 7

La tabla da 6 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 (7, 26). Halla su residuo e = y − ŷ.

n = 6(7, 26)
e =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sin defectolevegraveTotalturno de día32181060turno de noche582735120Total904545180

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

Se realiza una prueba de chi cuadrado de independencia sobre una tabla de contingencia con 3 filas y 5 columnas (sin contar los totales). ¿Cuántos grados de libertad df tiene la prueba?

3 × 5
df =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: D · Manipula la VI en un entorno real

Por qué esta es la respuesta

Los experimentos de campo, como las situaciones de ayuda escenificadas en la calle, aumentan la validez ecológica, pero dan menos control sobre las variables extrañas y plantean problemas de consentimiento.

Respuesta

D · Manipula la VI en un entorno real
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · 0,01

Por qué esta es la respuesta

La corrección de Bonferroni divide α por el número de comparaciones: 0,05 / 5 = 0,01. Es sencilla pero conservadora, lo que aumenta el riesgo de errores de tipo II.

Respuesta

A · 0,01
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 11,27

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 = 233/7 = 33,29

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = (−8,286)² + 1,714² + 17,71² + (−18,29)² + (−1,286)² + 5,714² + 2,714² = 761,4

Desviación típica

s = √(761,4/6) = 11,27

Respuesta

s = 11,27
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,7257

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 = 0,6

Tabla de la normal estándar

Φ(0,6) = 0,7257
P = 0,7257

Respuesta

P = 0,7257
5.Probabilidad

Respuesta: N = 20

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(6, 3) = (6·5·4)/(3·2·1) = 20

Respuesta

N = 20
6.Probabilidad

Respuesta: σY = 2,027

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.

Dispersión de X

μ = 2,65, Var(X) = 1,028, σX = 1,014

Cambio lineal

σY = |−2|·1,014 = 2,027

Respuesta

σY = 2,027

La media sí se desplaza: E(Y) = −2·2,65 − 3 = −8,3.

7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,305

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 del total

μT = 120 kg, σT = 0,8·√10 = 2,53 kg

Tipificar

z = (118,7 − 120)/2,53 = −0,51

Probabilidad

P = Φ(−0,51) = 0,305

Respuesta

P = 0,305
8.Distribución normal

Respuesta: x = 81,45 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) = 0,95 → z = 1,645

Vuelta a x

x = 65 + 1,645·10 = 81,45 puntos

Respuesta

x = 81,45 puntos
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = 12,88 mmHg

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.

Valor crítico

df = 5, t = 2,571

Margen de error

E = 2,571·5,6/√6 = 5,878

Intervalo

7 ± 5,878 → [1,122, 12,88]

Respuesta

límite superior = 12,88 mmHg
10.Intervalos de confianza

Respuesta: σ = 16,07 µm

Intervalo para una varianza: (n − 1)s²/σ² sigue una distribución χ² con n − 1 grados de libertad. El intervalo del 95 % para σ² va desde (n − 1)s² dividido entre el valor χ² superior (con el 2,5 % por encima) hasta (n − 1)s² dividido entre el valor χ² inferior (con el 2,5 % por debajo); el intervalo para σ es la raíz cuadrada de ambos límites. No es simétrico respecto a s.

Suma de cuadrados

(n − 1)s² = 9·8,8² = 697

Límites para σ²

697/19,023 = 36,64
697/2,7 = 258,1

Límite para σ

σ = √258,1 = 16,07 µm

Respuesta

σ = 16,07 µm

Intervalo del 95 % para σ: [6,053, 16,07] µm.

11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 2,392

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 = 12/√49 = 12/7 = 1,714

Estadístico de contraste

t = (504,1 − 500)/1,714 = 2,392

Respuesta

t = 2,392
t0,025; df = 48 = 2,011

|t| > 2,011, así que se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: L = 103,6

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 = 2,576·12/√16 = 7,728

Límite del intervalo

L = 111,3 − 7,728 = 103,6

Respuesta

L = 103,6
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9892

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 = 1447 − 25·263/5 = 132
Sxx = 165 − 25²/5 = 40
Syy = 14279 − 263²/5 = 445,2

Coeficiente de correlación

r = 132/√(40·445,2) = 0,9892

Respuesta

r = 0,9892
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: e = 5

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 = 42/6 = 7
ȳ = 126/6 = 21

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 216

Recta de regresión

b = 216/70 = 3,086
a = 21 − 3,086·7 = −0,6
ŷ = −0,6 + 3,086·x

Valor predicho

ŷ = −0,6 + 3,086·7 = 21

Residuo

e = 26 − 21 = 5

Respuesta

e = 5

El punto está por encima de la recta.

15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 3,6

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.

Frecuencias esperadas

turno de día: 60·90/180 = 30, 60·45/180 = 15, 60·45/180 = 15
turno de noche: 120·90/180 = 60, 120·45/180 = 30, 120·45/180 = 30

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (32 − 30)²/30 + (18 − 15)²/15 + (10 − 15)²/15 + (58 − 60)²/60 + (27 − 30)²/30 + (35 − 30)²/30
χ² = 3,6

Respuesta

χ² = 3,6

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: df = 8

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 = (3 − 1)·(5 − 1) = 8

Respuesta

df = 8

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