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

¿Qué tipo de datos se recogen con una pregunta abierta en una entrevista?

  1. ADatos de razón
  2. BSolo datos cuantitativos nominales
  3. CDatos de intervalo
  4. DDatos cualitativos
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

En la investigación cualitativa, la reflexividad significa que el investigador:

  1. AReflexiona sobre cómo su propia trayectoria y sus supuestos pueden influir en el análisis
  2. BUsa una muestra aleatoria para eliminar el sesgo
  3. CRepite el estudio para comprobar la fiabilidad
  4. DConvierte los temas en datos numéricos
3.Estadística descriptivaMedia
15202530354045

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 29, 30, 45, 35, 47, 46, 13.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 100 y desviación típica 10. ¿Qué proporción P de valores está por encima de 115?

μ = 100σ = 10x = 115
P =
5.ProbabilidadMedia
xp(x)00,3510,3520,3μ = 0,95

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

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

Un examen tiene 9 preguntas de opción múltiple. Una estudiante que contesta al azar acierta cada una con probabilidad 0,7, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de acertar exactamente 4?

n = 9p = 0,7k = 4
P =
7.Distribución normalMedia
100,75118,75P = ?

Supón que las puntuaciones de CI siguen una distribución normal con media 100 puntos y desviación típica 15 puntos. ¿Qué fracción está entre 100,75 y 118,75 puntos? Da P como número decimal.

μ = 100σ = 15x1 = 100,75x2 = 118,75
P =
8.Distribución normalDifícil
μ = 178x = ?75%

Supón que las estaturas de los hombres adultos siguen una distribución normal con media 178 cm y desviación típica 7 cm. Halla el valor x por debajo del cual queda el 75 % de los datos (el percentil 75).

μ = 178σ = 7P = 75%
x = cm
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 10, s = 13,5L = ?Ux̄ = 71E90%

Una muestra de 10 elementos tiene media 71 y desviación típica s = 13,5. La población es aproximadamente normal. Calcula el límite inferior del intervalo de confianza del 90 % para la media.

n = 10x̄ = 71s = 13,590%t(9) = 1,833
límite inferior =
10.Intervalos de confianzaDifícil
p ≈ 0,1, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0399%

Un estudio piloto indica que aproximadamente 0,1 de los productos son defectuosos. ¿Cuántos productos n hay que inspeccionar para que un intervalo de confianza del 99 % para la proporción tenga un margen de error de como máximo 0,03?

p ≈ 0,1E = 0,0399%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −2,13102,131

Una muestra de 16 estudiantes tiene una nota media de 206,4 y una desviación típica muestral de 15. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 200.

μ₀ = 200x̄ = 206,4s = 15n = 16
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
−1,961,96z = ?

En un ensayo se recuperan 48 de 120 pacientes con el tratamiento A y 54 de 200 pacientes con el tratamiento B. Usando la proporción combinada, halla el estadístico de contraste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 48n₁ = 120x₂ = 54n₂ = 200
z =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy3545657719821190xy5106080

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = horas de estudio e y = nota del examen. Se dan sus sumas. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r a partir de estas sumas.

n = 5Σx = 35Σy = 362Σx² = 285Σy² = 27006Σxy = 2712
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy284961581610221227xy5101020x = 5

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. Predice ŷ para x = 5.

n = 6x = 5
ŷ =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
tossin tosTotalfumadores4575120no fumadores192140Total6496160

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 = 1602 × 2
χ² =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil

Una prueba de chi cuadrado de bondad de ajuste comprueba si las frecuencias en 9 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 = 9
df =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: D · Datos cualitativos

Por qué esta es la respuesta

Las preguntas abiertas producen datos cualitativos ricos, más difíciles de analizar estadísticamente que las respuestas a preguntas cerradas.

Respuesta

D · Datos cualitativos
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · Reflexiona sobre cómo su propia trayectoria y sus supuestos pueden influir en el análisis

Por qué esta es la respuesta

La reflexividad reconoce la influencia del investigador en la recogida y la interpretación de los datos, y es un criterio de calidad clave en el trabajo cualitativo.

Respuesta

A · Reflexiona sobre cómo su propia trayectoria y sus supuestos pueden influir en el análisis
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 12,32

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 = 245/7 = 35

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = (−6)² + (−5)² + 10² + 0² + 12² + 11² + (−22)² = 910

Desviación típica

s = √(910/6) = 12,32

Respuesta

s = 12,32
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,06681

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) = 0,9332
P = 1 − 0,9332 = 0,06681

Respuesta

P = 0,06681
5.Probabilidad

Respuesta: Var(X) = 0,6475

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 + 1·0,35 + 2·0,3 = 0,95

Media de los cuadrados

E(X²) = 0·0,35 + 1·0,35 + 4·0,3 = 1,55

Varianza

Var(X) = 1,55 − 0,95² = 0,6475

Respuesta

Var(X) = 0,6475
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,07351

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) = 126·0,74·0,35 = 126·0,2401·0,00243 = 0,07351

Respuesta

P = 0,07351
7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,3744

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 = (100,75 − 100)/15 = 0,05
z₂ = (118,75 − 100)/15 = 1,25

Área entre ambos valores

P = Φ(1,25) − Φ(0,05) = 0,8944 − 0,5199 = 0,3744

Respuesta

P = 0,3744
8.Distribución normal

Respuesta: x = 182,7 cm

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) = 0,75 → z = 0,6745

Vuelta a x

x = 178 + 0,6745·7 = 182,72 cm

Respuesta

x = 182,72 cm
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite inferior = 63,17

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 = 9, t = 1,833

Margen de error

E = 1,833·13,5/√10 = 7,825

Intervalo

71 ± 7,825 → [63,17, 78,83]

Respuesta

límite inferior = 63,17
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 664

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 = 2,576²·0,1·0,9/0,03² = 663,6

Redondear hacia arriba

n = 664

Respuesta

n = 664
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 1,707

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/√16 = 15/4 = 3,75

Estadístico de contraste

t = (206,4 − 200)/3,75 = 1,707

Respuesta

t = 1,707
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: z = 2,416

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 = 48/120 = 0,4
p̂₂ = 54/200 = 0,27
p̂ = 102/320 = 0,3187

Error típico bajo H₀

SE = √(0,3187·0,6813·(1/120 + 1/200)) = 0,05381

Estadístico de contraste

z = (0,4 − 0,27)/0,05381 = 2,416

Respuesta

z = 2,416

|z| > 1,96, así que se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9968

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 = 2712 − 35·362/5 = 178
Sxx = 285 − 35²/5 = 40
Syy = 27006 − 362²/5 = 797,2

Coeficiente de correlación

r = 178/√(40·797,2) = 0,9968

Respuesta

r = 0,9968
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: ŷ = 12,31

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 = 97/6 = 16,17

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 135

Recta de regresión

b = 135/70 = 1,929
a = 16,17 − 1,929·7 = 2,667
ŷ = 2,667 + 1,929·x

Predicción

ŷ = 2,667 + 1,929·5 = 12,31

Respuesta

ŷ = 12,31
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 1,25

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: 120·64/160 = 48, 120·96/160 = 72
no fumadores: 40·64/160 = 16, 40·96/160 = 24

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (45 − 48)²/48 + (75 − 72)²/72 + (19 − 16)²/16 + (21 − 24)²/24
χ² = 1,25

Respuesta

χ² = 1,25

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: df = 7

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 = 9 − 1 − 1 = 7

Respuesta

df = 7

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