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. A68%
  2. B95%
  3. C50%
  4. D99,7%
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

El ejercicio reduce la depresión, y el efecto se produce porque el ejercicio mejora el sueño, que a su vez reduce la depresión. El sueño se describe mejor como:

  1. AMediador
  2. BVariable de control
  3. CModerador
  4. DVariable extraña
3.Estadística descriptivaMedia
25303540455055

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 55, 23, 46, 55, 46, 47.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 100 y desviación típica 5. ¿Qué proporción P de valores está por encima de 92,5?

μ = 100σ = 5x = 92,5
P =
5.ProbabilidadMedia
xp(x)00,2510,220,230,35μ = 1,65

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

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,25, 0,2, 0,2, 0,35
σ =
6.ProbabilidadDifícil
n = 12, p = 0,3: P(X ≤ 1) = ?k0123456789101112

Se prueban 12 componentes y cada uno falla con probabilidad 0,3, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de que falle como mucho uno?

n = 12p = 0,3
P =
7.Distribución normalMedia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z y z = 0,5935

Arrastra z para que el área sombreada entre −z y z bajo la curva normal estándar sea 0,5935. Halla z con dos decimales.

A = 0,5935
z =
8.Distribución normalDifícil
557085100115130145puntosinferior 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 % inferior sombreado quede a su izquierda. Halla el punto de corte x.

μ = 100 puntosσ = 15 puntos70%
x = puntos
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 9, s = 18,5L = ?Ux̄ = 31,5E99%

Una muestra de 9 elementos tiene media 31,5 y desviación típica s = 18,5. La población es aproximadamente normal. Calcula el límite inferior del intervalo de confianza del 99 % para la media.

n = 9x̄ = 31,5s = 18,599%t(8) = 3,355
límite inferior =
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 6, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 190%

La desviación típica poblacional es 6. ¿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?

σ = 6E = 190%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −1,98401,984

Una muestra de 100 estudiantes tiene una nota media de 47,9 y una desviación típica muestral de 15. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 50.

μ₀ = 50x̄ = 47,9s = 15n = 100
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
−1,961,96z = ?

En un ensayo se recuperan 130 de 200 pacientes con el tratamiento A y 108 de 150 pacientes con el tratamiento B. Usando la proporción combinada, halla el estadístico de contraste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 130n₁ = 200x₂ = 108n₂ = 150
z =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy124220321417515613xy246152025

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = antigüedad del coche en años e y = precio en miles de €. Se dan sus sumas. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r a partir de estas sumas.

n = 6Σx = 21Σy = 110Σx² = 91Σy² = 2100Σxy = 348
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy139351560777990xy5406080x = 4

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 = 4.

n = 5x = 4
ŷ =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sínoTotalhombres463480mujeres312960Total7763140

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 = 1402 × 2
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

Se realiza una prueba de chi cuadrado de independencia sobre una tabla de contingencia con 2 filas y 3 columnas (sin contar los totales). Con la tabla, halla el valor crítico χ²crit para el nivel de significación α = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · 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

A · 68%
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · Mediador

Por qué esta es la respuesta

Un mediador se sitúa en la vía causal entre el predictor y el resultado y explica cómo o por qué se produce el efecto.

Respuesta

A · Mediador
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 11,74

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 = 272/6 = 45,33

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 9,667² + (−22,33)² + 0,6667² + 9,667² + 0,6667² + 1,667² = 689,3

Desviación típica

s = √(689,3/5) = 11,74

Respuesta

s = 11,74
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,9332

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 = −1,5

Tabla de la normal estándar

Φ(−1,5) = 0,06681
P = 1 − 0,06681 = 0,9332

Respuesta

P = 0,9332
5.Probabilidad

Respuesta: σ = 1,195

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 = 0·0,25 + 1·0,2 + 2·0,2 + 3·0,35 = 1,65

Media de los cuadrados

E(X²) = 0·0,25 + 1·0,2 + 4·0,2 + 9·0,35 = 4,15

Varianza

Var(X) = 4,15 − 1,65² = 1,428
σ = √1,428 = 1,195

Respuesta

σ = 1,195
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,08503

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) = 0,712 = 0,01384
P(X = 1) = 12·0,3·0,711 = 0,07118

Súmalas

P = 0,01384 + 0,07118 = 0,08503

Respuesta

P = 0,08503
7.Distribución normal

Respuesta: z = 0,83

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 + 0,5935)/2 = 0,7967

Lee la tabla de z al revés

Busca 0,7967 dentro de la tabla y lee z.

z = 0,83

Respuesta

z = 0,83
8.Distribución normal

Respuesta: x = 107,8 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) = 0,7

z según la tabla

z ≈ 0,52

De vuelta a las unidades originales

x = 100 + 0,52·15 = 107,8 puntos

Respuesta

x = 107,8 puntos
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite inferior = 10,81

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.

Valor crítico

df = n − 1 = 8, t = 3,355

Margen de error

E = 3,355·18,5/√9 = 20,69

Intervalo

31,5 ± 20,69 → [10,81, 52,19]

Respuesta

límite inferior = 10,81
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 98

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 = (1,645·6/1)² = 97,42

Redondear hacia arriba

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

n = 98

Respuesta

n = 98
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = −1,4

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 = 15/√100 = 15/10 = 1,5

Estadístico de contraste

t = (47,9 − 50)/1,5 = −1,4

Respuesta

t = −1,4
t0,025; df = 99 = 1,984

|t| < 1.984, así que no se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: z = −1,389

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 = 130/200 = 0,65
p̂₂ = 108/150 = 0,72
p̂ = 238/350 = 0,68

Error típico bajo H₀

SE = √(0,68·0,32·(1/200 + 1/150)) = 0,05039

Estadístico de contraste

z = (0,65 − 0,72)/0,05039 = −1,389

Respuesta

z = −1,389

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

13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = −0,9689

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 = 348 − 21·110/6 = −37
Sxx = 91 − 21²/6 = 17,5
Syy = 2100 − 110²/6 = 83,33

Coeficiente de correlación

r = −37/√(17,5·83,33) = −0,9689

Respuesta

r = −0,9689
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: ŷ = 57

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 = 25/5 = 5
ȳ = 317/5 = 63,4

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 256

Recta de regresión

b = 256/40 = 6,4
a = 63,4 − 6,4·5 = 31,4
ŷ = 31,4 + 6,4·x

Predicción

ŷ = 31,4 + 6,4·4 = 57

Respuesta

ŷ = 57
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 0,4714

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: 80·77/140 = 44, 80·63/140 = 36
mujeres: 60·77/140 = 33, 60·63/140 = 27

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (46 − 44)²/44 + (34 − 36)²/36 + (31 − 33)²/33 + (29 − 27)²/27
χ² = 0,4714

Respuesta

χ² = 0,4714

gl = 1. Con α = 0,05 el valor crítico es 3,841, así que H₀ (independencia) no se rechaza.

16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ²crit = 5,991

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 = (2 − 1)·(3 − 1) = 2

Tabla

χ²crit(df = 2, α = 0,05) = 5,991

Respuesta

χ²crit = 5,991

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

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