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

¿Por qué se operacionalizan las categorías de conducta de una observación antes de recoger los datos?

  1. APara poder cambiar la hipótesis después de ver los datos
  2. BPara que la observación se convierta en un experimento
  3. CPara que los observadores registren las mismas conductas de forma consistente, lo que mejora la fiabilidad
  4. DPara que los participantes sepan exactamente qué se registra
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un estudio informa de t(28) = 2,50, p = .018 para dos grupos independientes del mismo tamaño. ¿Cuántos participantes hubo?

  1. A29
  2. B30
  3. C56
  4. D28
3.Estadística descriptivaMedia
2530354045505560

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 43, 23, 55, 56, 60, 23, 38.

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

Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 170 y desviación típica 10. Calcula la puntuación z z de una nota de 165.

μ = 170σ = 10x = 165
z =
5.ProbabilidadMedia
rojas: 4azules: 6

Una bolsa tiene 4 bolas rojas y 6 azules. Sacas dos bolas sin devolver la primera. ¿Cuál es la probabilidad P de que las dos sean rojas?

4 / 6
P =
6.ProbabilidadDifícil
n = 8, p = 0,6: P(X ≤ 1) = ?k012345678

Se prueban 8 componentes y cada uno falla con probabilidad 0,6, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de que falle como mucho uno?

n = 8p = 0,6
P =
7.Distribución normalMedia
200 kg201,4 kgT = X₁ + … + X₈?

Las masas de sacos de cemento son independientes y normales con media 25 kg y desviación típica 0,5 kg. Halla la probabilidad P de que la masa total de 8 de ellos sea inferior a 201,4 kg. Redondea z a dos decimales.

μ = 25 kgσ = 0,5 kgn = 8< 201.4 kg
P =
8.Distribución normalDifícil
μ = 250x = ?25%

Supón que los pesos de las bolsas siguen una distribución normal con media 250 g y desviación típica 5 g. Halla el valor x por debajo del cual queda el 25 % de los datos (el percentil 25).

μ = 250σ = 5P = 25%
x = g
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 12, sd​ = 5,40L = ?Ud̄ = 4,2E95%

Se mide la tensión arterial de 12 pacientes antes y después de un tratamiento. Las diferencias d = antes − después (mmHg) tienen media 4,2 y desviación típica 5,4. Halla el límite inferior del intervalo de confianza del 95 % para la diferencia media.

n = 12d̄ = 4,2sd = 5,495%t(11) = 2,201
límite inferior = mmHg
10.Intervalos de confianzaDifícil
μ₁ − μ₂, t(29) = 1,6990LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

Se prueban dos fertilizantes. Grupo de parcelas 1: 21 parcelas, rendimiento medio 46 kg, desviación típica 10 kg. Grupo de parcelas 2: 10 parcelas, media 56 kg, desviación típica 2,5 kg. Supón varianzas iguales (t con varianza combinada, gl = n₁ + n₂ − 2). Halla el margen de error E del intervalo de confianza del 90 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 21x̄₁ = 46s₁ = 10n₂ = 10x̄₂ = 56s₂ = 2,590%t(29) = 1,699
E = kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−2,2282,228t = ?df = 10

11 empleados hacen una prueba de mecanografía antes y después de un curso de formación. Para cada persona se registra la diferencia d = después − antes (palabras por minuto). La diferencia media es 8,71 y la desviación típica de las diferencias es 8,5. Halla el estadístico del contraste para datos emparejados t para H₀: μd = 0.

n = 11d̄ = 8,71sd = 8,5
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
z −2,57602,576

Una muestra de 100 medidas tiene media 74,5. La desviación típica poblacional es 5. Calcula el límite inferior L del intervalo de confianza del 99 % para la media.

x̄ = 74,5σ = 5n = 10099%
L =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy144316481852207022742479xy1520256080

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = temperatura en °C e y = helados vendidos. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r.

n = 6
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy139345558769983xy5406080x = 4

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. Se hace una nueva observación (4, 55). Halla su residuo e = y − ŷ.

n = 5(4, 55)
e =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
autobúsbicicletacocheTotalestudiantes4171940personal14313580Total184854120

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 = 1202 × 3
χ² =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil

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). ¿Cuántos grados de libertad df tiene la prueba?

k = 11
df =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: C · Para que los observadores registren las mismas conductas de forma consistente, lo que mejora la fiabilidad

Por qué esta es la respuesta

Unas categorías claras y observables (por ejemplo, «golpea con la mano abierta») reducen el juicio subjetivo y aumentan la fiabilidad entre observadores.

Respuesta

C · Para que los observadores registren las mismas conductas de forma consistente, lo que mejora la fiabilidad
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: B · 30

Por qué esta es la respuesta

Unos grados de libertad de 28 significan 28 + 2 = 30 participantes, 15 en cada grupo.

Respuesta

B · 30
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 15,41

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 = 298/7 = 42,57

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 0,4286² + (−19,57)² + 12,43² + 13,43² + 17,43² + (−19,57)² + (−4,571)² = 1426

Desviación típica

s = √(1426/6) = 15,41

Respuesta

s = 15,41
4.Estadística descriptiva

Respuesta: z = −0,5

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 = (165 − 170)/10 = −0,5

Respuesta

z = −0,5
5.Probabilidad

Respuesta: P = 0,1333

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.

Primera y segunda extracción

P = 4/10 · 3/9 = 12/90 = 0,1333

Respuesta

P = 0,1333
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,00852

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) = 0,48 = 0,0006554
P(X = 1) = 8·0,6·0,47 = 0,007864

Súmalas

P = 0,0006554 + 0,007864 = 0,00852

Respuesta

P = 0,00852
7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,8389

Sumas y diferencias de variables normales: si X e Y son independientes y normales, X + Y y X − Y también son normales. Las medias se suman o se restan: E(X ± Y) = μX ± μY. Las varianzas siempre se suman, también en una diferencia: Var(X ± Y) = σX² + σY², así que σ = √(σX² + σY²). Las desviaciones típicas nunca se suman directamente. El total de n elementos independientes con la misma distribución tiene media n·μ y desviación típica σ·√n. Después estandariza como de costumbre: z = (x − media)/σ y lee Φ(z).

Distribución del total

μT = 200 kg, σT = 0,5·√8 = 1,414 kg

Tipificar

z = (201,4 − 200)/1,414 = 0,99

Probabilidad

P = Φ(0,99) = 0,8389

Respuesta

P = 0,8389
8.Distribución normal

Respuesta: x = 246,6 g

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) = 0,25 → z = −0,6745

Vuelta a x

x = 250 + −0,6745·5 = 246,63 g

Respuesta

x = 246,63 g
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite inferior = 0,769 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 = 11, t = 2,201

Margen de error

E = 2,201·5,4/√12 = 3,431

Intervalo

4,2 ± 3,431 → [0,769, 7,631]

Respuesta

límite inferior = 0,769 mmHg
10.Intervalos de confianza

Respuesta: E = 5,497 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 = (20·10² + 9·2,5²)/29 = 70,91
sp = 8,421

Margen de error

E = 1,699·8,421·√(1/21 + 1/10) = 5,497

Respuesta

E = 5,497 kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 3,399

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

Error típico de la diferencia media

SE = 8,5/√11 = 2,563

Estadístico de contraste

t = 8,71/2,563 = 3,399

Respuesta

t = 3,399

Con gl = 10, el valor crítico bilateral al 5 % es 2,228; |t| es mayor, así que se rechaza H₀.

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: L = 73,21

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 = 2,576·5/√100 = 1,288

Límite del intervalo

L = 74,5 − 1,288 = 73,21

Respuesta

L = 73,21
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9736

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 = 114/6 = 19
ȳ = 366/6 = 61

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 276
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1148

Coeficiente de correlación

r = 276/√(70·1148) = 0,9736

Respuesta

r = 0,9736
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: e = 1,8

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 = 294/5 = 58,8

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 224

Recta de regresión

b = 224/40 = 5,6
a = 58,8 − 5,6·5 = 30,8
ŷ = 30,8 + 5,6·x

Valor predicho

ŷ = 30,8 + 5,6·4 = 53,2

Residuo

e = 55 − 53,2 = 1,8

Respuesta

e = 1,8

El punto está por encima de la recta.

15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 1,177

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

estudiantes: 40·18/120 = 6, 40·48/120 = 16, 40·54/120 = 18
personal: 80·18/120 = 12, 80·48/120 = 32, 80·54/120 = 36

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (4 − 6)²/6 + (17 − 16)²/16 + (19 − 18)²/18 + (14 − 12)²/12 + (31 − 32)²/32 + (35 − 36)²/36
χ² = 1,177

Respuesta

χ² = 1,177

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 = 10

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

Respuesta

df = 10

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