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 interna se refiere a:

  1. ASi el efecto observado lo causó realmente la VI y no otros factores
  2. BSi los resultados se generalizan más allá del estudio a otras poblaciones, contextos y momentos
  3. CSi una prueba da los mismos resultados a lo largo del tiempo
  4. DSi a los participantes les pareció interesante el estudio
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un estudio encuentra que el efecto del estrés sobre la enfermedad es más débil en personas con un fuerte apoyo social. El apoyo social actúa como:

  1. AVariable dependiente
  2. BMediador
  3. CVariable de confusión
  4. DModerador
3.Estadística descriptivaMedia
16182022242628303234

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 33, 24, 33, 15, 34.

n = 5
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 80?

μ = 70σ = 5x = 80
P =
5.ProbabilidadMedia
xp(x)00,310,3520,35μ = 1,05

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

x: 0, 1, 2p(x): 0,3, 0,35, 0,35
Var(X) =
6.ProbabilidadDifícil
xp(x)10,1520,2530,1540,150,35μ

X tiene la distribución mostrada, y Y = 10X + 1. Halla la desviación típica σY de Y.

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,15, 0,25, 0,15, 0,1, 0,35Y = 10X + 1
σY =
7.Distribución normalMedia
−3−2−10123zárea sombreada a la derecha de z = 0,0537

Arrastra z para que el área sombreada bajo la curva normal estándar, a la derecha de z, sea 0,0537. Halla z con dos decimales.

A = 0,0537
z =
8.Distribución normalDifícil
157164171178185192199cminferior 15%

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 15 % inferior sombreado quede a su izquierda. Halla el punto de corte x.

μ = 178 cmσ = 7 cm15%
x = cm
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 7, s = 2,5L = ?Ux̄ = 83E95%

Una muestra de 7 elementos tiene media 83 y desviación típica s = 2,5. La población es aproximadamente normal. Calcula el límite inferior del intervalo de confianza del 95 % para la media.

n = 7x̄ = 83s = 2,595%t(6) = 2,447
límite inferior =
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 12, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1,599%

La desviación típica poblacional es 12. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 99 % para la media tenga un margen de error de como máximo 1,5?

σ = 12E = 1,599%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−1,961,96z = ?

Dos líneas de producción fabrican la misma pieza. Línea 1: una muestra de 50 piezas tiene una longitud media de 149 mm, y la desviación típica conocida de la línea es 15 mm. Línea 2: una muestra de 40 piezas tiene una media de 153,6 mm, con desviación típica conocida de 12 mm. Halla el estadístico de contraste z para H₀: μ₁ = μ₂, tomando la diferencia como x̄₁ − x̄₂ (línea 1 menos línea 2).

n₁ = 50x̄₁ = 149 mmσ₁ = 15 mmn₂ = 40x̄₂ = 153,6 mmσ₂ = 12 mm
z =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 2α = 0,05βσ = 18, potencia 80%, n = ?

Un contraste z unilateral con α = 0,05 debe detectar un desplazamiento de la media de 2 unidades con una potencia del 80 %. La desviación típica es 18. Halla el tamaño muestral mínimo n.

α = 0,05potencia = 80%δ = 2σ = 18zα = 1,645zβ = 0,842
n =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy245344451561662xy2465060

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = gasto en publicidad en miles de € e y = ventas en miles de €. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy138351561774986xy5406080x = 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, 53). Halla su residuo e = y − ŷ.

n = 5(4, 53)
e =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
autobúsbicicletacocheTotalestudiantes9302059personal16282771Total255847130

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

total de fila = 71total de columna = 47N = 130
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

Se realiza una prueba de chi cuadrado de independencia sobre una tabla de contingencia con 3 filas y 5 columnas (sin contar los totales). Con la tabla, halla el valor crítico χ²crit para el nivel de significación α = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · Si el efecto observado lo causó realmente la VI y no otros factores

Por qué esta es la respuesta

Una validez interna alta significa que se han descartado explicaciones alternativas, como variables de confusión, características de la demanda o sesgo del experimentador. La validez externa se refiere a la generalización.

Respuesta

A · Si el efecto observado lo causó realmente la VI y no otros factores
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: D · Moderador

Por qué esta es la respuesta

Un moderador altera la fuerza o la dirección de la relación entre dos variables. Un mediador explica el mecanismo por el que una variable afecta a otra.

Respuesta

D · Moderador
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 8,228

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 = 139/5 = 27,8

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 5,2² + (−3,8)² + 5,2² + (−12,8)² + 6,2² = 270,8

Desviación típica

s = √(270,8/4) = 8,228

Respuesta

s = 8,228
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,02275

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 = 2

Tabla de la normal estándar

Φ(2) = 0,9772
P = 1 − 0,9772 = 0,02275

Respuesta

P = 0,02275
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 = 0·0,3 + 1·0,35 + 2·0,35 = 1,05

Media de los cuadrados

E(X²) = 0·0,3 + 1·0,35 + 4·0,35 = 1,75

Varianza

Var(X) = 1,75 − 1,05² = 0,6475

Respuesta

Var(X) = 0,6475
6.Probabilidad

Respuesta: σY = 15,12

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.

Dispersión de X

μ = 3,25, Var(X) = 2,287, σX = 1,512

Cambio lineal

σY = |10|·1,512 = 15,12

Respuesta

σY = 15,12

La media sí se desplaza: E(Y) = 10·3,25 + 1 = 33,5.

7.Distribución normal

Respuesta: z = 1,61

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 de z

Φ(z) = 1 − 0,0537 = 0,9463

Lee la tabla de z al revés

Busca 0,9463 dentro de la tabla y lee z.

z = 1,61

Respuesta

z = 1,61
8.Distribución normal

Respuesta: x = 170,7 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) = 0,15

z según la tabla

z ≈ −1,04

De vuelta a las unidades originales

x = 178 − 1,04·7 = 170,7 cm

Respuesta

x = 170,7 cm
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite inferior = 80,69

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 = 6, t = 2,447

Margen de error

E = 2,447·2,5/√7 = 2,312

Intervalo

83 ± 2,312 → [80,69, 85,31]

Respuesta

límite inferior = 80,69
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 425

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.

Despejar n

n = (2,576·12/1,5)² = 424,7

Redondear hacia arriba

El tamaño muestral es un número entero, y redondear hacia abajo haría el margen demasiado grande.

n = 425

Respuesta

n = 425
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: z = −1,616

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.

Error típico de la diferencia

SE = √(15²/50 + 12²/40) = √8,1 = 2,846

Estadístico de contraste

z = (149 − 153,6)/2,846 = −1,616

Respuesta

z = −1,616

|z| < 1.96, así que no se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: n = 501

Tamaño muestral para un contraste: para detectar un desplazamiento real δ con potencia 1 − β en un contraste z unilateral de nivel α, el error típico debe cumplir δ = (z_α + z_β)·σ/√n, así que n = ((z_α + z_β)·σ/δ)², redondeado hacia arriba.

Despejar n

n = ((1,645 + 0,842)·18/2)² = 501

Redondear hacia arriba

n = 501

Respuesta

n = 501
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9419

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 = 20/5 = 4
ȳ = 263/5 = 52,6

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 51
Syy = Σ(y − ȳ)² = 293,2

Coeficiente de correlación

r = 51/√(10·293,2) = 0,9419

Respuesta

r = 0,9419
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: e = −3,05

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 = 310/5 = 62

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 238

Recta de regresión

b = 238/40 = 5,95
a = 62 − 5,95·5 = 32,25
ŷ = 32,25 + 5,95·x

Valor predicho

ŷ = 32,25 + 5,95·4 = 56,05

Residuo

e = 53 − 56,05 = −3,05

Respuesta

e = −3,05

El punto está por debajo de la recta.

15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: E = 25,67

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 = 71·47/130 = 25,67

Respuesta

E = 25,67
16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ²crit = 15,51

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 = (3 − 1)·(5 − 1) = 8

Tabla

χ²crit(df = 8, α = 0,05) = 15,507

Respuesta

χ²crit = 15,507

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

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