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

Aumentar el tamaño de la muestra en un estudio, de forma más directa:

  1. AElimina todo sesgo de la muestra
  2. BGarantiza un resultado estadísticamente significativo si existe algún efecto
  3. CAumenta el tamaño del efecto
  4. DAumenta la potencia estadística para detectar un efecto real
3.Estadística descriptivaMedia
2022242628303234

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 19, 25, 20, 35, 28, 29.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 70 y desviación típica 5. ¿Qué proporción P de valores está por encima de 73?

μ = 70σ = 5x = 73
P =
5.ProbabilidadMedia
P(al menos un seis) = ??1?2?3?4?5?6?7P(seis) = 1/6 en cada lanzamiento

Se lanza un dado equilibrado 7 veces. ¿Cuál es la probabilidad P de sacar al menos un seis?

n = 7
P =
6.ProbabilidadDifícil
€p(x)−50,8200,15450,05

Jugar una partida cuesta 5 €. Ganas 25 € con probabilidad 0,15 y 50 € con probabilidad 0,05; en otro caso no ganas nada. La apuesta no se devuelve. Halla la ganancia neta esperada E(G) por partida.

apuesta = €5€25: p = 0,15€50: p = 0,05
E(G) = €
7.Distribución normalMedia
5080,5P = ?

Supón que las notas de un examen siguen una distribución normal con media 65 puntos y desviación típica 10 puntos. ¿Qué fracción está entre 50 y 80,5 puntos? Da P como número decimal.

μ = 65σ = 10x1 = 50x2 = 80,5
P =
8.Distribución normalDifícil
35455565758595puntosinferior 30%

Para las notas de un examen, la distribución es normal, con media 65 puntos y desviación típica 10 puntos. Arrastra el punto de corte para que el 30 % inferior sombreado quede a su izquierda. Halla el punto de corte x.

μ = 65 puntosσ = 10 puntos30%
x = puntos
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 12, s = 9LU = ?x̄ = 110E90%

Una muestra de 12 elementos tiene media 110 y desviación típica s = 9. La población es aproximadamente normal. Calcula el límite superior del intervalo de confianza del 90 % para la media.

n = 12x̄ = 110s = 990%t(11) = 1,796
límite superior =
10.Intervalos de confianzaDifícil
p = 0,5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0295%

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 95 % para la proporción tenga un margen de error de como máximo 0,02?

p = 0,5E = 0,0295%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −2,13102,131

Una muestra de 16 estudiantes tiene una nota media de 496,5 y una desviación típica muestral de 10. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 500.

μ₀ = 500x̄ = 496,5s = 10n = 16
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
−1,961,96z = ?

En un ensayo se recuperan 195 de 300 pacientes con el tratamiento A y 81 de 150 pacientes con el tratamiento B. Usando la proporción combinada, halla el estadístico de contraste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 195n₁ = 300x₂ = 81n₂ = 150
z =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy3325377439451149xy5104050

La tabla da 5 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 = 5Σx = 35Σy = 206Σx² = 285Σy² = 8668Σxy = 1526
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy153259361462565672xy2466070ŷ = 59

La tabla da 6 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 = 59?

n = 6ŷ = 59
x =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sin defectolevegraveTotalturno de día12252360turno de noche9314080Total215663140

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 × 3
χ² =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil

Una prueba de chi cuadrado de bondad de ajuste compara las frecuencias observadas en 7 categorías con proporciones esperadas totalmente especificadas (no se estima ningún parámetro a partir de los datos). ¿Cuántos grados de libertad df tiene la prueba?

k = 7
df =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · 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

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

Respuesta: D · Aumenta la potencia estadística para detectar un efecto real

Por qué esta es la respuesta

Las muestras más grandes reducen el error típico y aumentan la potencia. No cambian el tamaño real del efecto ni eliminan el sesgo sistemático.

Respuesta

D · Aumenta la potencia estadística para detectar un efecto real
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 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.

Media

x̄ = 156/6 = 26

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = (−7)² + (−1)² + (−6)² + 9² + 2² + 3² = 180

Desviación típica

s = √(180/5) = 6

Respuesta

s = 6
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,2743

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 = 0,6

Tabla de la normal estándar

Φ(0,6) = 0,7257
P = 1 − 0,7257 = 0,2743

Respuesta

P = 0,2743
5.Probabilidad

Respuesta: P = 0,7209

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)7 = 0,2791
P = 1 − 0,2791 = 0,7209

Respuesta

P = 0,7209
6.Probabilidad

Respuesta: E(G) = 1,25 €

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.

Resultados netos

G: 20 (p = 0,15), 45 (p = 0,05), −5 (p = 0,8)

Valor esperado

E(G) = 20·0,15 + 45·0,05 − 5·0,8 = 1,25 €

Respuesta

E(G) = 1,25 €

Un valor positivo significa que ganas dinero de media.

7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,8726

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 = (50 − 65)/10 = −1,5
z₂ = (80,5 − 65)/10 = 1,55

Área entre ambos valores

P = Φ(1,55) − Φ(−1,5) = 0,9394 − 0,06681 = 0,8726

Respuesta

P = 0,8726
8.Distribución normal

Respuesta: x = 59,8 puntos

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) = 0,3

z según la tabla

z ≈ −0,52

De vuelta a las unidades originales

x = 65 − 0,52·10 = 59,8 puntos

Respuesta

x = 59,8 puntos
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = 114,7

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 = 11, t = 1,796

Margen de error

E = 1,796·9/√12 = 4,666

Intervalo

110 ± 4,666 → [105,3, 114,7]

Respuesta

límite superior = 114,7
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 2401

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 = 1,96²·0,5·0,5/0,02² = 2401

Redondear hacia arriba

n = 2401

Respuesta

n = 2401
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = −1,4

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 = 10/√16 = 10/4 = 2,5

Estadístico de contraste

t = (496,5 − 500)/2,5 = −1,4

Respuesta

t = −1,4
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 = 2,259

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 = 195/300 = 0,65
p̂₂ = 81/150 = 0,54
p̂ = 276/450 = 0,6133

Error típico bajo H₀

SE = √(0,6133·0,3867·(1/300 + 1/150)) = 0,0487

Estadístico de contraste

z = (0,65 − 0,54)/0,0487 = 2,259

Respuesta

z = 2,259

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

13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9878

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 = 1526 − 35·206/5 = 84
Sxx = 285 − 35²/5 = 40
Syy = 8668 − 206²/5 = 180,8

Coeficiente de correlación

r = 84/√(40·180,8) = 0,9878

Respuesta

r = 0,9878
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: x = 2,579

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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 372/6 = 62

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 57

Recta de regresión

b = 57/17,5 = 3,257
a = 62 − 3,257·3,5 = 50,6
ŷ = 50,6 + 3,257·x

Despeja x

x = (59 − 50,6)/3,257 = 2,579

Respuesta

x = 2,579
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 2,86

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

turno de día: 60·21/140 = 9, 60·56/140 = 24, 60·63/140 = 27
turno de noche: 80·21/140 = 12, 80·56/140 = 32, 80·63/140 = 36

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (12 − 9)²/9 + (25 − 24)²/24 + (23 − 27)²/27 + (9 − 12)²/12 + (31 − 32)²/32 + (40 − 36)²/36
χ² = 2,86

Respuesta

χ² = 2,86

gl = 2. Con α = 0,05 el valor crítico es 5,991, así que H₀ (independencia) no se rechaza.

16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: df = 6

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 = 6

Respuesta

df = 6

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