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

Operacionalizar significa:

  1. ADefinir las variables de forma precisa y medible
  2. BRealizar la investigación en un entorno operativo real, como un hospital
  3. CElegir una prueba estadística
  4. DDar instrucciones a los participantes
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

El análisis fenomenológico interpretativo (AFI, o IPA) busca principalmente:

  1. AComprobar hipótesis causales con muestras grandes
  2. BContar la frecuencia de las palabras en los textos
  3. CExplorar cómo las personas dan sentido a sus propias experiencias vividas
  4. DMedir con precisión los tiempos de reacción
3.Estadística descriptivaMedia
15202530354045

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 42, 14, 21, 46, 22.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 50 y desviación típica 10. ¿Qué proporción P de valores está por debajo de 54?

μ = 50σ = 10x = 54
P =
5.ProbabilidadMedia
P(al menos un seis) = ??1?2?3?4P(seis) = 1/6 en cada lanzamiento

Se lanza un dado equilibrado 4 veces. ¿Cuál es la probabilidad P de sacar al menos un seis?

n = 4
P =
6.ProbabilidadDifícil
n = 6, p = 0,3: P(X = 4) = ?k0123456

Un examen tiene 6 preguntas de opción múltiple. Una estudiante que contesta al azar acierta cada una con probabilidad 0,3, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de acertar exactamente 4?

n = 6p = 0,3k = 4
P =
7.Distribución normalMedia
245255,25P = ?

Supón que los pesos de las bolsas siguen una distribución normal con media 250 g y desviación típica 5 g. ¿Qué fracción está entre 245 y 255,25 g? Da P como número decimal.

μ = 250σ = 5x1 = 245x2 = 255,25
P =
8.Distribución normalDifícil
235240245250255260265ginferior 80%

Para los pesos de las bolsas, la distribución es normal, con media 250 g y desviación típica 5 g. Arrastra el punto de corte para que el 80 % inferior sombreado quede a su izquierda. Halla el punto de corte x.

μ = 250 gσ = 5 g80%
x = g
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 6, sd​ = 0,50LUd̄ = 2,8E = ?95%

Se mide la tensión arterial de 6 pacientes antes y después de un tratamiento. Las diferencias d = antes − después (mmHg) tienen media 2,8 y desviación típica 0,5. Halla el margen de error E del intervalo de confianza del 95 % para la diferencia media.

n = 6d̄ = 2,8sd = 0,595%t(5) = 2,571
E = mmHg
10.Intervalos de confianzaDifícil
p = 0,5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0390%

No se sabe nada de antemano sobre la proporción de productos defectuosos. ¿Cuántos productos n hay que inspeccionar para que un intervalo de confianza del 90 % para la proporción tenga un margen de error de como máximo 0,03?

p = 0,5E = 0,0390%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −2,13102,131

Una muestra de 16 estudiantes tiene una nota media de 122,6 y una desviación típica muestral de 5. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 120.

μ₀ = 120x̄ = 122,6s = 5n = 16
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
z −1,9601,96

Una muestra de 64 medidas tiene media 121,5. La desviación típica poblacional es 4. Calcula el límite superior U del intervalo de confianza del 95 % para la media.

x̄ = 121,5σ = 4n = 6495%
U =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy144358556765972xy5506070

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = horas de estudio e y = nota del examen. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy3455557629751190xy5106080x = 6

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 = 6.

n = 5x = 6
ŷ =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
mejoróno mejoróTotalfármaco nuevo4951100placebo592180Total10872180

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 × 2
χ² =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil

Una prueba de chi cuadrado de bondad de ajuste comprueba si las frecuencias en 5 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 = 5
df =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · Definir las variables de forma precisa y medible

Por qué esta es la respuesta

Operacionalizar las variables convierte conceptos abstractos en medidas concretas para que la investigación pueda replicarse.

Respuesta

A · Definir las variables de forma precisa y medible
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: C · Explorar cómo las personas dan sentido a sus propias experiencias vividas

Por qué esta es la respuesta

El AFI estudia en profundidad muestras pequeñas y homogéneas, examinando cómo interpretan los participantes experiencias importantes, mientras el investigador interpreta a su vez esa construcción de sentido.

Respuesta

C · Explorar cómo las personas dan sentido a sus propias experiencias vividas
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 14,11

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 = 145/5 = 29

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 13² + (−15)² + (−8)² + 17² + (−7)² = 796

Desviación típica

s = √(796/4) = 14,11

Respuesta

s = 14,11
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,6554

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 = 0,4

Tabla de la normal estándar

Φ(0,4) = 0,6554
P = 0,6554

Respuesta

P = 0,6554
5.Probabilidad

Respuesta: P = 0,5177

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.

Complementario

P(ningún seis) = (5/6)4 = 0,4823
P = 1 − 0,4823 = 0,5177

Respuesta

P = 0,5177
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,05953

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.

Fórmula binomial

P(X = 4) = 15·0,34·0,72 = 15·0,0081·0,49 = 0,05953

Respuesta

P = 0,05953
7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,6945

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 = (245 − 250)/5 = −1
z₂ = (255,25 − 250)/5 = 1,05

Área entre ambos valores

P = Φ(1,05) − Φ(−1) = 0,8531 − 0,1587 = 0,6945

Respuesta

P = 0,6945
8.Distribución normal

Respuesta: x = 254,2 g

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) = 0,8

z según la tabla

z ≈ 0,84

De vuelta a las unidades originales

x = 250 + 0,84·5 = 254,2 g

Respuesta

x = 254,2 g
9.Intervalos de confianza

Respuesta: E = 0,5248 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 = 2,571·0,5/√6 = 0,5248

Respuesta

E = 0,5248 mmHg
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 752

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 = 1,645²·0,5·0,5/0,03² = 751,7

Redondear hacia arriba

n = 752

Respuesta

n = 752
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 2,08

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 = 5/√16 = 5/4 = 1,25

Estadístico de contraste

t = (122,6 − 120)/1,25 = 2,08

Respuesta

t = 2,08
t0,025; df = 15 = 2,131

|t| < 2.131, así que no se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: U = 122,5

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 = 1,96·4/√64 = 0,98

Límite del intervalo

U = 121,5 + 0,98 = 122,5

Respuesta

U = 122,5
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9498

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 = 295/5 = 59

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 126
Syy = Σ(y − ȳ)² = 440

Coeficiente de correlación

r = 126/√(40·440) = 0,9498

Respuesta

r = 0,9498
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: ŷ = 59,9

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 = 327/5 = 65,4

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 220

Recta de regresión

b = 220/40 = 5,5
a = 65,4 − 5,5·7 = 26,9
ŷ = 26,9 + 5,5·x

Predicción

ŷ = 26,9 + 5,5·6 = 59,9

Respuesta

ŷ = 59,9
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 11,34

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

fármaco nuevo: 100·108/180 = 60, 100·72/180 = 40
placebo: 80·108/180 = 48, 80·72/180 = 32

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (49 − 60)²/60 + (51 − 40)²/40 + (59 − 48)²/48 + (21 − 32)²/32
χ² = 11,34

Respuesta

χ² = 11,34

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 = 3

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 = 5 − 1 − 1 = 3

Respuesta

df = 3

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