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

La validez ecológica se refiere a:

  1. ACuán consistente es una prueba en el tiempo
  2. BSi una prueba parece medir lo correcto
  3. CCuánto se generalizan los hallazgos a situaciones de la vida real
  4. DSi una prueba predice la conducta futura
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un estudio muestra que un cuestionario correlaciona fuertemente con una prueba establecida del mismo constructo. Esto respalda:

  1. ALa validez ecológica
  2. BLa validez aparente
  3. CLa fiabilidad test-retest
  4. DLa validez concurrente
3.Estadística descriptivaMedia
20253035404550

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 22, 44, 17, 54, 27.

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

Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 500 y desviación típica 60. Calcula la puntuación z z de una nota de 428.

μ = 500σ = 60x = 428
z =
5.ProbabilidadMedia
xp(x)00,3510,320,1530,140,1μ = 1,3

Para la distribución mostrada, halla la varianza Var(X) de X.

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,35, 0,3, 0,15, 0,1, 0,1
Var(X) =
6.ProbabilidadDifícil
n = 9, p = 0,7: P(X ≤ 1) = ?k0123456789

Se prueban 9 componentes y cada uno falla con probabilidad 0,7, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de que falle como mucho uno?

n = 9p = 0,7
P =
7.Distribución normalMedia
32 min30,8 minX + Y?

X es normal con media 12 min y desviación típica 1,5 min; Y es independiente y normal con media 20 min y desviación típica 2 min. Halla la probabilidad P de que X + Y sea mayor que 30,8 min. Redondea z a dos decimales.

μX = 12, σX = 1,5μY = 20, σY = 2X + Y > 30,8 min
P =
8.Distribución normalDifícil
157164171178185192199cminferior 10%

Para las estaturas de los hombres adultos, la distribución es normal, con media 178 cm y desviación típica 7 cm. Arrastra el punto de corte para que el 10 % inferior sombreado quede a su izquierda. Halla el punto de corte x.

μ = 178 cmσ = 7 cm10%
x = cm
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 10, sd​ = 5,60LU = ?d̄ = 3,1E95%

Se mide la tensión arterial de 10 pacientes antes y después de un tratamiento. Las diferencias d = antes − después (mmHg) tienen media 3,1 y desviación típica 5,6. Halla el límite superior del intervalo de confianza del 95 % para la diferencia media.

n = 10d̄ = 3,1sd = 5,695%t(9) = 2,262
límite superior = mmHg
10.Intervalos de confianzaDifícil
p ≈ 0,15, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0595%

Un estudio piloto indica que aproximadamente 0,15 de los productos son defectuosos. ¿Cuántos productos n hay que inspeccionar para que un intervalo de confianza del 95 % para la proporción tenga un margen de error de como máximo 0,05?

p ≈ 0,15E = 0,0595%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
1,6p = ?

Se afirma que la media de una población es 100; se sabe que la desviación típica poblacional es 15. Una muestra aleatoria de 100 observaciones tiene una media de 102,4. Contrasta H₀: μ = 100 frente a H₁: μ > 100. Halla el p-valor p.

μ₀ = 100σ = 15n = 100x̄ = 102,4H₁: μ > μ₀
p =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
z −1,9601,96

Una muestra de 64 medidas tiene media 74,9. La desviación típica poblacional es 5. Calcula el límite inferior L del intervalo de confianza del 95 % para la media.

x̄ = 74,9σ = 5n = 6495%
L =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy176320852393261092912132132xy202530100

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = temperatura en °C e y = helados vendidos. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r.

n = 6
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy2841862283010401246xy5102040x = 11

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 (11, 39). Halla su residuo e = y − ŷ.

n = 6(11, 39)
e =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
tossin tosTotalfumadores7030100no fumadores211940Total9149140

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

Una prueba de chi cuadrado de bondad de ajuste comprueba si las frecuencias en 7 categorías siguen una distribución de Poisson cuya media se estima a partir de los mismos datos. ¿Cuántos grados de libertad df tiene la prueba?

k = 7
df =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: C · Cuánto se generalizan los hallazgos a situaciones de la vida real

Por qué esta es la respuesta

La validez ecológica trata de si los resultados se aplican a situaciones cotidianas. Los estudios de laboratorio muy controlados suelen puntuar bajo en ella.

Respuesta

C · Cuánto se generalizan los hallazgos a situaciones de la vida real
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: D · La validez concurrente

Por qué esta es la respuesta

La validez concurrente se demuestra cuando una nueva medida concuerda con otra establecida tomada aproximadamente al mismo tiempo.

Respuesta

D · La validez concurrente
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 15,61

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 = 164/5 = 32,8

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = (−10,8)² + 11,2² + (−15,8)² + 21,2² + (−5,8)² = 974,8

Desviación típica

s = √(974,8/4) = 15,61

Respuesta

s = 15,61
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 = (428 − 500)/60 = −1,2

Respuesta

z = −1,2
5.Probabilidad

Respuesta: Var(X) = 1,71

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 = 0·0,35 + 1·0,3 + 2·0,15 + 3·0,1 + 4·0,1 = 1,3

Media de los cuadrados

E(X²) = 0·0,35 + 1·0,3 + 4·0,15 + 9·0,1 + 16·0,1 = 3,4

Varianza

Var(X) = 3,4 − 1,3² = 1,71

Respuesta

Var(X) = 1,71
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,000433

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) = 0,39 = 1,968 × 10⁻⁵
P(X = 1) = 9·0,7·0,38 = 0,0004133

Súmalas

P = 1,968 × 10⁻⁵ + 0,0004133 = 0,000433

Respuesta

P = 0,000433
7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,6844

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 suma

μ = 32 min, σ = √(1,5² + 2²) = 2,5 min

Tipificar

z = (30,8 − 32)/2,5 = −0,48

Cola superior

P = 1 − Φ(−0,48) = 1 − 0,3156 = 0,6844

Respuesta

P = 0,6844
8.Distribución normal

Respuesta: x = 169 cm

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) = 0,1

z según la tabla

z ≈ −1,28

De vuelta a las unidades originales

x = 178 − 1,28·7 = 169 cm

Respuesta

x = 169 cm
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = 7,106 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 = 9, t = 2,262

Margen de error

E = 2,262·5,6/√10 = 4,006

Intervalo

3,1 ± 4,006 → [−0,9057, 7,106]

Respuesta

límite superior = 7,106 mmHg
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 196

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.

Despejar n

n = 1,96²·0,15·0,85/0,05² = 195,9

Redondear hacia arriba

n = 196

Respuesta

n = 196
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: p = 0,0548

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 = 15/√100 = 1,5
z = (102,4 − 100)/1,5 = 1,6

Área de la cola

Φ(1,6) = 0,9452
1 − Φ(1,6) = 0,0548

p-valor

p = 0,0548

Respuesta

p = 0,0548

p > 0,05, así que no se rechaza H₀ al nivel del 5 %.

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: L = 73,68

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 = 1,96·5/√64 = 1,225

Límite del intervalo

L = 74,9 − 1,225 = 73,68

Respuesta

L = 73,68
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9929

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 = 147/6 = 24,5
ȳ = 603/6 = 100,5

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 703,5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 3188

Coeficiente de correlación

r = 703,5/√(157,5·3188) = 0,9929

Respuesta

r = 0,9929
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: e = −3,419

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 = 164/6 = 27,33

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 264

Recta de regresión

b = 264/70 = 3,771
a = 27,33 − 3,771·7 = 0,9333
ŷ = 0,9333 + 3,771·x

Valor predicho

ŷ = 0,9333 + 3,771·11 = 42,42

Residuo

e = 39 − 42,42 = −3,419

Respuesta

e = −3,419

El punto está por debajo de la recta.

15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 3,846

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

fumadores: 100·91/140 = 65, 100·49/140 = 35
no fumadores: 40·91/140 = 26, 40·49/140 = 14

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (70 − 65)²/65 + (30 − 35)²/35 + (21 − 26)²/26 + (19 − 14)²/14
χ² = 3,846

Respuesta

χ² = 3,846

gl = 1. Con α = 0,05 el valor crítico es 3,841, así que H₀ (independencia) se rechaza.

16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: df = 5

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 = 7 − 1 − 1 = 5

Respuesta

df = 5

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