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

Para obtener una muestra con las mismas proporciones de estudiantes de primero, segundo y tercer curso que la población de la universidad, un investigador debería usar:

  1. AMuestreo de oportunidad
  2. BMuestreo de voluntarios
  3. CMuestreo estratificado
  4. DMuestreo en bola de nieve
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Tras analizar los datos, un investigador redacta la introducción como si hubiera predicho desde el principio un hallazgo inesperado. Esto se denomina:

  1. AHARKing (formular hipótesis una vez conocidos los resultados)
  2. BContrabalanceo
  3. CDebriefing
  4. DOperacionalización
3.Estadística descriptivaMedia
2025303540455055

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 17, 18, 31, 46, 56, 58.

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

Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 500 y desviación típica 75. Calcula la puntuación z z de una nota de 545.

μ = 500σ = 75x = 545
z =
5.ProbabilidadMedia
n = 11k = 3N = ?

¿De cuántas formas N se puede elegir un comité de 3 personas entre un grupo de 11? El orden no importa.

n = 11k = 3
N =
6.ProbabilidadDifícil
xp(x)100,05200,3300,3400,35μ

X tiene la distribución mostrada, y Y = 3X + 10. Halla la desviación típica σY de Y.

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0,05, 0,3, 0,3, 0,35Y = 3X + 10
σY =
7.Distribución normalMedia
−3−2−10123zárea sombreada a la derecha de z = 0,9236

Arrastra z para que el área sombreada bajo la curva normal estándar, a la derecha de z, sea 0,9236. Halla z con dos decimales.

A = 0,9236
z =
8.Distribución normalDifícil
μ = 32x = ?97,5%

Supón que los tiempos de entrega siguen una distribución normal con media 32 min y desviación típica 6 min. Halla el valor x por debajo del cual queda el 97,5 % de los datos (el percentil 97,5).

μ = 32σ = 6P = 97,5%
x = min
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 21, s = 15LU = ?x̄ = 25E99%

Una muestra de 21 elementos tiene media 25 y desviación típica s = 15. La población es aproximadamente normal. Calcula el límite superior del intervalo de confianza del 99 % para la media.

n = 21x̄ = 25s = 1599%t(20) = 2,845
límite superior =
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 8, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 195%

La desviación típica poblacional es 8. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 95 % para la media tenga un margen de error de como máximo 1?

σ = 8E = 195%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−2,0862,086t = ?df = 20

Se comparan dos métodos de enseñanza. Grupo 1: 5 estudiantes, nota media 116, desviación típica 5. Grupo 2: 17 estudiantes, nota media 119,9, desviación típica 4. Supón varianzas poblacionales iguales y usa el contraste t de dos muestras con varianza combinada. Halla el estadístico de contraste t para H₀: μ₁ = μ₂, tomando la diferencia como x̄₁ − x̄₂ (grupo 1 menos grupo 2).

n₁ = 5x̄₁ = 116s₁ = 5n₂ = 17x̄₂ = 119,9s₂ = 4
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
σ = 4, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 195%

¿Qué tamaño debe tener una muestra para que el intervalo de confianza del 95 % para una media tenga un margen de error de como mucho 1? La desviación típica es 4. Calcula el menor tamaño muestral n.

σ = 4E = 195%
n =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy131231343443552652xy246304050

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 = 21Σy = 252Σx² = 91Σy² = 11028Σxy = 966
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy3535637739811194xy5106080ŷ = 68

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = horas de estudio e y = nota del examen. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. ¿Para qué valor x predice la recta ŷ = 68?

n = 5ŷ = 68
x =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
autobúsbicicletacocheTotalestudiantes44361898personal42201072Total865628170

La tabla de contingencia muestra las frecuencias observadas. Para una prueba de chi cuadrado de independencia, halla la frecuencia esperada E de la casilla «personal, autobús».

total de fila = 72total de columna = 86N = 170
E =
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

Una prueba de chi cuadrado de bondad de ajuste compara las frecuencias observadas en 11 categorías con proporciones esperadas totalmente especificadas (no se estima ningún parámetro a partir de los datos). Con la tabla, halla el valor crítico χ²crit para el nivel de significación α = 0,01.

α = 0,01
χ²crit =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: C · Muestreo estratificado

Por qué esta es la respuesta

El muestreo estratificado identifica subgrupos (estratos) y extrae al azar de cada uno en proporción a su tamaño en la población, lo que hace la muestra más representativa.

Respuesta

C · Muestreo estratificado
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · HARKing (formular hipótesis una vez conocidos los resultados)

Por qué esta es la respuesta

El HARKing presenta resultados exploratorios como confirmatorios, lo que hace que los hallazgos parezcan más sólidos de lo que son. Contribuye a la crisis de replicación.

Respuesta

A · HARKing (formular hipótesis una vez conocidos los resultados)
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 18,32

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 = 226/6 = 37,67

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = (−20,67)² + (−19,67)² + (−6,667)² + 8,333² + 18,33² + 20,33² = 1677

Desviación típica

s = √(1677/5) = 18,32

Respuesta

s = 18,32
4.Estadística descriptiva

Respuesta: z = 0,6

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 = (545 − 500)/75 = 0,6

Respuesta

z = 0,6
5.Probabilidad

Respuesta: N = 165

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(11, 3) = (11·10·9)/(3·2·1) = 165

Respuesta

N = 165
6.Probabilidad

Respuesta: σY = 27,62

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 = 29,5, Var(X) = 84,75, σX = 9,206

Cambio lineal

σY = |3|·9,206 = 27,62

Respuesta

σY = 27,62

La media sí se desplaza: E(Y) = 3·29,5 + 10 = 98,5.

7.Distribución normal

Respuesta: z = −1,43

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 − 0,9236 = 0,0764

Lee la tabla de z al revés

Busca 0,0764 dentro de la tabla y lee z.

z = −1,43

Respuesta

z = −1,43
8.Distribución normal

Respuesta: x = 43,76 min

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) = 0,975 → z = 1,96

Vuelta a x

x = 32 + 1,96·6 = 43,76 min

Respuesta

x = 43,76 min
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = 34,31

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 = 20, t = 2,845

Margen de error

E = 2,845·15/√21 = 9,312

Intervalo

25 ± 9,312 → [15,69, 34,31]

Respuesta

límite superior = 34,31
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 246

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 = (1,96·8/1)² = 245,9

Redondear hacia arriba

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

n = 246

Respuesta

n = 246
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = −1,817

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.

Varianza combinada

sp² = (4·5² + 16·4²)/20 = 17,8
sp = 4,219

Error típico

SE = 4,219·√(1/5 + 1/17) = 2,146

Estadístico de contraste

t = (116 − 119,9)/2,146 = −1,817

Respuesta

t = −1,817

Con gl = 20, el valor crítico bilateral al 5 % es 2,086; |t| es menor, así que no se rechaza H₀.

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: n = 62

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).

Despejar n

n = (1,96·4/1)² = 61,47

Redondear hacia arriba

n = 62

Respuesta

n = 62
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9529

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 = 966 − 21·252/6 = 84
Sxx = 91 − 21²/6 = 17,5
Syy = 11028 − 252²/6 = 444

Coeficiente de correlación

r = 84/√(17,5·444) = 0,9529

Respuesta

r = 0,9529
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: x = 6,04

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 = 364/5 = 72,8

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 200

Recta de regresión

b = 200/40 = 5
a = 72,8 − 5·7 = 37,8
ŷ = 37,8 + 5·x

Despeja x

x = (68 − 37,8)/5 = 6,04

Respuesta

x = 6,04
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: E = 36,42

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.

Frecuencia esperada

E = 72·86/170 = 36,42

Respuesta

E = 36,42
16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ²crit = 23,21

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 = 11 − 1 = 10

Tabla

χ²crit(df = 10, α = 0,01) = 23,209

Respuesta

χ²crit = 23,209

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

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