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

Unos expertos comprueban si los ítems de un examen de matemáticas abarcan todos los temas del temario. Esto evalúa:

  1. ALa validez predictiva
  2. BLa fiabilidad test-retest
  3. CLa validez de contenido
  4. DLa validez ecológica
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un investigador quiere demostrar que una nueva escala de ansiedad mide algo distinto de la depresión. Unas correlaciones bajas con una escala de depresión respaldarían:

  1. ALa validez predictiva
  2. BLa validez aparente
  3. CLa validez convergente
  4. DLa validez discriminante
3.Estadística descriptivaMedia
152025303540455055

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 22, 57, 18, 32, 11, 26, 37.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 170 y desviación típica 8. ¿Qué proporción P de valores está por encima de 160,4?

μ = 170σ = 8x = 160,4
P =
5.ProbabilidadMedia
P(al menos un seis) = ??1?2?3?4?5?6?7?8P(seis) = 1/6 en cada lanzamiento

Se lanza un dado equilibrado 8 veces. ¿Cuál es la probabilidad P de sacar al menos un seis?

n = 8
P =
6.ProbabilidadDifícil
n = 6, p = 0,7: P(X = 1) = ?k0123456

Un examen tiene 6 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 1?

n = 6p = 0,7k = 1
P =
7.Distribución normalMedia
85,75127,75P = ?

Supón que las puntuaciones de CI siguen una distribución normal con media 100 puntos y desviación típica 15 puntos. ¿Qué fracción está entre 85,75 y 127,75 puntos? Da P como número decimal.

μ = 100σ = 15x1 = 85,75x2 = 127,75
P =
8.Distribución normalDifícil
157164171178185192199cmsuperior 30%

Para las estaturas de los hombres adultos, la distribución es normal, con media 178 cm y desviación típica 7 cm. Arrastra el punto de corte para que el 30 % superior sombreado quede a su derecha. Halla el punto de corte x.

μ = 178 cmσ = 7 cm30%
x = cm
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 7, sd​ = 0,90LUd̄ = −4,1E = ?90%

Se mide la tensión arterial de 7 pacientes antes y después de un tratamiento. Las diferencias d = antes − después (mmHg) tienen media −4,1 y desviación típica 0,9. Halla el margen de error E del intervalo de confianza del 90 % para la diferencia media.

n = 7d̄ = −4,1sd = 0,990%t(6) = 1,943
E = mmHg
10.Intervalos de confianzaDifícil
μ₁ − μ₂, t(10) = 3,1690LUx̄₁ − x̄₂E = ?99%

Se prueban dos fertilizantes. Grupo de parcelas 1: 7 parcelas, rendimiento medio 71,5 kg, desviación típica 2 kg. Grupo de parcelas 2: 5 parcelas, media 65 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 99 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 7x̄₁ = 71,5s₁ = 2n₂ = 5x̄₂ = 65s₂ = 2,599%t(10) = 3,169
E = kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −2,13102,131

Una muestra de 16 estudiantes tiene una nota media de 52,1 y una desviación típica muestral de 12. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 50.

μ₀ = 50x̄ = 52,1s = 12n = 16
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
z −1,64501,645

Una muestra de 25 medidas tiene media 120,5. La desviación típica poblacional es 4. Calcula el límite inferior L del intervalo de confianza del 90 % para la media.

x̄ = 120,5σ = 4n = 2590%
L =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy150257358459568672xy246506070

La tabla da 6 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 = 6Σx = 21Σy = 364Σx² = 91Σy² = 22402Σxy = 1346
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy18552175247627903010633119xy2025306080100120ŷ = 88

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = temperatura en °C e y = helados vendidos. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. ¿Para qué valor x predice la recta ŷ = 88?

n = 6ŷ = 88
x =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sin defectolevegraveTotalturno de día26171558turno de noche19201251Total453727109

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

total de fila = 51total de columna = 37N = 109
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 5 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 · La validez de contenido

Por qué esta es la respuesta

La validez de contenido es el grado en que una medida abarca todos los aspectos relevantes del constructo, normalmente según el juicio de expertos.

Respuesta

C · La validez de contenido
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: D · La validez discriminante

Por qué esta es la respuesta

La validez discriminante (divergente) se demuestra cuando una medida correlaciona débilmente con medidas de constructos distintos. La validez convergente es una correlación alta con medidas del mismo constructo.

Respuesta

D · La validez discriminante
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 15,06

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 = 203/7 = 29

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = (−7)² + 28² + (−11)² + 3² + (−18)² + (−3)² + 8² = 1360

Desviación típica

s = √(1360/6) = 15,06

Respuesta

s = 15,06
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,8849

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 = −1,2

Tabla de la normal estándar

Φ(−1,2) = 0,1151
P = 1 − 0,1151 = 0,8849

Respuesta

P = 0,8849
5.Probabilidad

Respuesta: P = 0,7674

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)8 = 0,2326
P = 1 − 0,2326 = 0,7674

Respuesta

P = 0,7674
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,01021

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 = 1) = 6·0,71·0,35 = 6·0,7·0,00243 = 0,01021

Respuesta

P = 0,01021
7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,7968

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 = (85,75 − 100)/15 = −0,95
z₂ = (127,75 − 100)/15 = 1,85

Área entre ambos valores

P = Φ(1,85) − Φ(−0,95) = 0,9678 − 0,1711 = 0,7968

Respuesta

P = 0,7968
8.Distribución normal

Respuesta: x = 181,6 cm

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) = 0,7

z según la tabla

z ≈ 0,52

De vuelta a las unidades originales

x = 178 + 0,52·7 = 181,6 cm

Respuesta

x = 181,6 cm
9.Intervalos de confianza

Respuesta: E = 0,6609 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 = 6, t = 1,943

Margen de error

E = 1,943·0,9/√7 = 0,6609

Respuesta

E = 0,6609 mmHg
10.Intervalos de confianza

Respuesta: E = 4,107 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 = (6·2² + 4·2,5²)/10 = 4,9
sp = 2,214

Margen de error

E = 3,169·2,214·√(1/7 + 1/5) = 4,107

Respuesta

E = 4,107 kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 0,7

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 = 12/√16 = 12/4 = 3

Estadístico de contraste

t = (52,1 − 50)/3 = 0,7

Respuesta

t = 0,7
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: L = 119,2

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 = 1,645·4/√25 = 1,316

Límite del intervalo

L = 120,5 − 1,316 = 119,2

Respuesta

L = 119,2
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9631

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 = 1346 − 21·364/6 = 72
Sxx = 91 − 21²/6 = 17,5
Syy = 22402 − 364²/6 = 319,3

Coeficiente de correlación

r = 72/√(17,5·319,3) = 0,9631

Respuesta

r = 0,9631
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: x = 25,79

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 = 153/6 = 25,5
ȳ = 521/6 = 86,83

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 640,5

Recta de regresión

b = 640,5/157,5 = 4,067
a = 86,83 − 4,067·25,5 = −16,87
ŷ = −16,87 + 4,067·x

Despeja x

x = (88 − (−16,87))/4,067 = 25,79

Respuesta

x = 25,79
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: E = 17,31

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 = 51·37/109 = 17,31

Respuesta

E = 17,31
16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ²crit = 13,28

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 = 5 − 1 = 4

Tabla

χ²crit(df = 4, α = 0,01) = 13,277

Respuesta

χ²crit = 13,277

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

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