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 nuevo cuestionario de depresión predice qué estudiantes buscarán tratamiento durante el año siguiente. Esto respalda ¿qué tipo de validez?

  1. AValidez predictiva
  2. BValidez concurrente
  3. CValidez de contenido
  4. DValidez aparente
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

La «crisis de replicación» en psicología se refiere a:

  1. ALa copia de cuestionarios sin permiso
  2. BUna escasez de participantes para los experimentos
  3. CQue muchos hallazgos publicados no se reproducen en estudios nuevos
  4. DQue las revistas estén obligadas legalmente a rechazar todos los estudios de replicación que reciban
3.Estadística descriptivaMedia
15202530354045

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 20, 49, 30, 17, 45, 14, 48.

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

Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 70 y desviación típica 15. Calcula la puntuación z z de una nota de 85.

μ = 70σ = 15x = 85
z =
5.ProbabilidadMedia
xp(x)00,3520,340,0560,3μ = 2,6

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

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0,35, 0,3, 0,05, 0,3
Var(X) =
6.ProbabilidadDifícil
n = 8, p = 0,7: P(X ≤ 1) = ?k012345678

Se prueban 8 componentes y cada uno falla con probabilidad 0,7, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de que falle como mucho uno?

n = 8p = 0,7
P =
7.Distribución normalMedia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z y z = 0,5821

Arrastra z para que el área sombreada entre −z y z bajo la curva normal estándar sea 0,5821. Halla z con dos decimales.

A = 0,5821
z =
8.Distribución normalDifícil
235240245250255260265gsuperior 10%

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 10 % superior sombreado quede a su derecha. Halla el punto de corte x.

μ = 250 gσ = 5 g10%
x = g
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 13, s = 10LU = ?x̄ = 116,5E95%

Una muestra de 13 elementos tiene media 116,5 y desviación típica s = 10. La población es aproximadamente normal. Calcula el límite superior del intervalo de confianza del 95 % para la media.

n = 13x̄ = 116,5s = 1095%t(12) = 2,179
límite superior =
10.Intervalos de confianzaDifícil
μ₁ − μ₂, t(10) = 3,1690L = ?Ux̄₁ − x̄₂E99%

Se prueban dos fertilizantes. Grupo de parcelas 1: 7 parcelas, rendimiento medio 83,5 kg, desviación típica 4 kg. Grupo de parcelas 2: 5 parcelas, media 73,5 kg, desviación típica 7,5 kg. Supón varianzas iguales (t con varianza combinada, gl = n₁ + n₂ − 2). Halla el límite inferior del intervalo de confianza del 99 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 7x̄₁ = 83,5s₁ = 4n₂ = 5x̄₂ = 73,5s₂ = 7,599%t(10) = 3,169
límite inferior = kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −1,99801,998

Una muestra de 64 estudiantes tiene una nota media de 101 y una desviación típica muestral de 12. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 100.

μ₀ = 100x̄ = 101s = 12n = 64
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
μ₀x̄c

Se hace un contraste z unilateral de H₀: μ = 100 frente a H₁: μ < 100 con α = 0.10 y una muestra de 36; se sabe que la desviación típica es 9. En realidad la media es 98.35. Halla la potencia 1 − β del contraste en porcentaje.

μ₀ = 100μ = 98,35σ = 9n = 36α = 0,10
1 − β = %
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy34154975896411741382xy510406080

La tabla da 6 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 = 6Σx = 48Σy = 368Σx² = 454Σy² = 23742Σxy = 3230
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy15421859217724802791xy152025406080x = 25,5

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = temperatura en °C e y = helados vendidos. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. Predice ŷ para x = 25,5.

n = 5x = 25,5
ŷ =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sínoTotalhombres253560mujeres453580Total7070140

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 6 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 · Validez predictiva

Por qué esta es la respuesta

La validez predictiva se demuestra cuando las puntuaciones predicen un criterio posterior. La validez concurrente usa un criterio medido al mismo tiempo.

Respuesta

A · Validez predictiva
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: C · Que muchos hallazgos publicados no se reproducen en estudios nuevos

Por qué esta es la respuesta

Grandes proyectos de replicación encontraron muchos efectos más pequeños o ausentes, en relación con el sesgo de publicación, muestras pequeñas y análisis flexibles. El prerregistro es una respuesta.

Respuesta

C · Que muchos hallazgos publicados no se reproducen en estudios nuevos
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 15,33

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 = 223/7 = 31,86

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = (−11,86)² + 17,14² + (−1,857)² + (−14,86)² + 13,14² + (−17,86)² + 16,14² = 1411

Desviación típica

s = √(1411/6) = 15,33

Respuesta

s = 15,33
4.Estadística descriptiva

Respuesta: z = 1

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 = (85 − 70)/15 = 1

Respuesta

z = 1
5.Probabilidad

Respuesta: Var(X) = 6,04

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 + 2·0,3 + 4·0,05 + 6·0,3 = 2,6

Media de los cuadrados

E(X²) = 0·0,35 + 4·0,3 + 16·0,05 + 36·0,3 = 12,8

Varianza

Var(X) = 12,8 − 2,6² = 6,04

Respuesta

Var(X) = 6,04
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,00129

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) = 0,38 = 6,561 × 10⁻⁵
P(X = 1) = 8·0,7·0,37 = 0,001225

Súmalas

P = 6,561 × 10⁻⁵ + 0,001225 = 0,00129

Respuesta

P = 0,00129
7.Distribución normal

Respuesta: z = 0,81

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 + 0,5821)/2 = 0,7910

Lee la tabla de z al revés

Busca 0,7910 dentro de la tabla y lee z.

z = 0,81

Respuesta

z = 0,81
8.Distribución normal

Respuesta: x = 256,4 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) = 0,9

z según la tabla

z ≈ 1,28

De vuelta a las unidades originales

x = 250 + 1,28·5 = 256,4 g

Respuesta

x = 256,4 g
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = 122,5

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 = 12, t = 2,179

Margen de error

E = 2,179·10/√13 = 6,043

Intervalo

116,5 ± 6,043 → [110,5, 122,5]

Respuesta

límite superior = 122,5
10.Intervalos de confianza

Respuesta: límite inferior = −0,5131 kg

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.

Desviación típica combinada

sp² = (6·4² + 4·7,5²)/10 = 32,1
sp = 5,666

Margen de error

E = 3,169·5,666·√(1/7 + 1/5) = 10,51

Intervalo

10 ± 10,51 → [−0,5131, 20,51]

Respuesta

límite inferior = −0,5131 kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 0,6667

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/√64 = 12/8 = 1,5

Estadístico de contraste

t = (101 − 100)/1,5 = 0,6667

Respuesta

t = 0,6667
t0,025; df = 63 = 1,998

|t| < 1.998, así que no se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: 1 − β = 42,78 %

Potencia de un contraste: potencia = 1 − β es la probabilidad de rechazar H₀ cuando es falsa. Halla el valor de corte x̄c a partir de μ₀ y z_α y después calcula la probabilidad de caer más allá de x̄c usando la media verdadera: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

Media muestral crítica

SE = 9/√36 = 1,5
x̄c = 100 − 1,282·1,5 = 98,08

z con la media verdadera

z = (98,08 − 98,35)/1,5 = −0,182

Potencia

potencia = P(Z < −0.182) = 42.78%
1 − β = 42,78%

Respuesta

1 − β = 42,78%
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9988

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 = 3230 − 48·368/6 = 286
Sxx = 454 − 48²/6 = 70
Syy = 23742 − 368²/6 = 1171

Coeficiente de correlación

r = 286/√(70·1171) = 0,9988

Respuesta

r = 0,9988
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: ŷ = 87,65

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 = 105/5 = 21
ȳ = 349/5 = 69,8

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 357

Recta de regresión

b = 357/90 = 3,967
a = 69,8 − 3,967·21 = −13,5
ŷ = −13,5 + 3,967·x

Predicción

ŷ = −13,5 + 3,967·25,5 = 87,65

Respuesta

ŷ = 87,65
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 2,917

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: 60·70/140 = 30, 60·70/140 = 30
mujeres: 80·70/140 = 40, 80·70/140 = 40

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (25 − 30)²/30 + (35 − 30)²/30 + (45 − 40)²/40 + (35 − 40)²/40
χ² = 2,917

Respuesta

χ² = 2,917

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 = 11,07

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)·(6 − 1) = 5

Tabla

χ²crit(df = 5, α = 0,05) = 11,070

Respuesta

χ²crit = 11,070

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

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