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 estudiante obtiene 130 en una prueba con media 100 y desviación típica 15. ¿Cuál es su puntuación z?

  1. A3,0
  2. B0,5
  3. C2,0
  4. D1,5
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. ADebriefing
  2. BOperacionalización
  3. CHARKing (formular hipótesis una vez conocidos los resultados)
  4. DContrabalanceo
3.Estadística descriptivaMedia
152025303540455055

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 44, 33, 28, 59, 15.

n = 5
s =
4.Estadística descriptivaDifícil
z −2−1012

Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 60 y desviación típica 12. Calcula la puntuación z z de una nota de 72.

μ = 60σ = 12x = 72
z =
5.ProbabilidadMedia
xp(x)00,3510,320,35μ = 1

Para la distribución mostrada, halla la desviación típica σ de X.

x: 0, 1, 2p(x): 0,35, 0,3, 0,35
σ =
6.ProbabilidadDifícil
n = 8, p = 0,2: P(X = 2) = ?k012345678

Un examen tiene 8 preguntas de opción múltiple. Una estudiante que contesta al azar acierta cada una con probabilidad 0,2, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de acertar exactamente 2?

n = 8p = 0,2k = 2
P =
7.Distribución normalMedia
2936,8P = ?

Supón que los tiempos de entrega siguen una distribución normal con media 32 min y desviación típica 6 min. ¿Qué fracción está entre 29 y 36,8 min? Da P como número decimal.

μ = 32σ = 6x1 = 29x2 = 36,8
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 = 9, s = 19,5LUx̄ = 43,5E = ?90%

Una muestra de 9 elementos tiene media 43,5 y desviación típica s = 19,5. La población es aproximadamente normal. Calcula el margen de error E de un intervalo de confianza del 90 % para la media.

n = 9x̄ = 43,5s = 19,590%t(8) = 1,86
E =
10.Intervalos de confianzaDifícil
μ₁ − μ₂, t(24) = 2,0640LUx̄₁ − x̄₂E = ?95%

Se prueban dos fertilizantes. Grupo de parcelas 1: 11 parcelas, rendimiento medio 10 kg, desviación típica 2,5 kg. Grupo de parcelas 2: 15 parcelas, media 5,5 kg, desviación típica 1,5 kg. Supón varianzas iguales (t con varianza combinada, gl = n₁ + n₂ − 2). Halla el margen de error E del intervalo de confianza del 95 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 11x̄₁ = 10s₁ = 2,5n₂ = 15x̄₂ = 5,5s₂ = 1,595%t(24) = 2,064
E = kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −1,9901,99

Una muestra de 81 estudiantes tiene una nota media de 498,8 y una desviación típica muestral de 4. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 500.

μ₀ = 500x̄ = 498,8s = 4n = 81
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
z −1,9601,96

Una muestra de 100 medidas tiene media 74,7. La desviación típica poblacional es 8. Calcula el límite inferior L del intervalo de confianza del 95 % para la media.

x̄ = 74,7σ = 8n = 10095%
L =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy2541061782610311235xy510102030

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = carga en kN e y = alargamiento en mm. Se dan sus sumas. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r a partir de estas sumas.

n = 6Σx = 42Σy = 124Σx² = 364Σy² = 3276Σxy = 1090
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy125219318415516xy24152025ŷ = 15

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = antigüedad del coche en años e y = precio en miles de €. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. ¿Para qué valor x predice la recta ŷ = 15?

n = 5ŷ = 15
x =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
bajomedioaltoTotalurbano4031980rural393632107Total796741187

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

total de fila = 80total de columna = 41N = 187
E =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil
sínoTotalplanta A421860planta B324880planta C582280Total13288220dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

La tabla muestra las frecuencias observadas. Contrasta con α = 0,05 si las dos variables son independientes (sin corrección por continuidad). Calcula el estadístico de contraste χ² y compáralo después con el valor crítico de la tabla.

N = 2203 × 2α = 0,05
χ² =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: C · 2,0

Por qué esta es la respuesta

(130 − 100) / 15 = 2. La puntuación está dos desviaciones típicas por encima de la media, por encima de aproximadamente el 97–98% de las personas.

Respuesta

C · 2,0
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: C · 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

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

Respuesta: s = 16,63

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 = 179/5 = 35,8

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 8,2² + (−2,8)² + (−7,8)² + 23,2² + (−20,8)² = 1107

Desviación típica

s = √(1107/4) = 16,63

Respuesta

s = 16,63
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 = (72 − 60)/12 = 1

Respuesta

z = 1
5.Probabilidad

Respuesta: σ = 0,8367

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 + 1·0,3 + 2·0,35 = 1

Media de los cuadrados

E(X²) = 0·0,35 + 1·0,3 + 4·0,35 = 1,7

Varianza

Var(X) = 1,7 − 1² = 0,7
σ = √0,7 = 0,8367

Respuesta

σ = 0,8367
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,2936

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 = 2) = 28·0,22·0,86 = 28·0,04·0,2621 = 0,2936

Respuesta

P = 0,2936
7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,4796

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 = (29 − 32)/6 = −0,5
z₂ = (36,8 − 32)/6 = 0,8

Área entre ambos valores

P = Φ(0,8) − Φ(−0,5) = 0,7881 − 0,3085 = 0,4796

Respuesta

P = 0,4796
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: E = 12,09

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 = 8, t = 1,86

Margen de error

E = 1,86·19,5/√9 = 12,09

Respuesta

E = 12,09
10.Intervalos de confianza

Respuesta: E = 1,621 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 = (10·2,5² + 14·1,5²)/24 = 3,917
sp = 1,979

Margen de error

E = 2,064·1,979·√(1/11 + 1/15) = 1,621

Respuesta

E = 1,621 kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = −2,7

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 = 4/√81 = 4/9 = 0,4444

Estadístico de contraste

t = (498,8 − 500)/0,4444 = −2,7

Respuesta

t = −2,7
t0,025; df = 80 = 1,99

|t| > 1,99, así que se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: L = 73,13

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 = 1,96·8/√100 = 1,568

Límite del intervalo

L = 74,7 − 1,568 = 73,13

Respuesta

L = 73,13
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9935

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 = 1090 − 42·124/6 = 222
Sxx = 364 − 42²/6 = 70
Syy = 3276 − 124²/6 = 713,3

Coeficiente de correlación

r = 222/√(70·713,3) = 0,9935

Respuesta

r = 0,9935
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: x = 4,636

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 = 15/5 = 3
ȳ = 93/5 = 18,6

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −22

Recta de regresión

b = −22/10 = −2,2
a = 18,6 − (−2,2)·3 = 25,2
ŷ = 25,2 − 2,2·x

Despeja x

x = (15 − 25,2)/(−2,2) = 4,636

Respuesta

x = 4,636
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: E = 17,54

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 = 80·41/187 = 17,54

Respuesta

E = 17,54
16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 21,04

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

planta A: 36, 24
planta B: 48, 32
planta C: 48, 32

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (42 − 36)²/36 + (18 − 24)²/24 + (32 − 48)²/48 + (48 − 32)²/32 + (58 − 48)²/48 + (22 − 32)²/32
χ² = 21,04

Decisión

df = 2, χ²crit = 5,991
21,04 > 5,991

Respuesta

χ² = 21,04

χ² está por encima del valor crítico, así que se rechaza H₀: las variables parecen estar relacionadas.

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