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 intervalo de confianza del 95% para una media de 50 va de 46 a 54. ¿Cuál es la interpretación más precisa?

  1. AEl resultado no es significativo
  2. BHay un 95% de probabilidad de que la media muestral sea 50
  3. CEl 95% de los participantes individuales de la muestra obtuvo entre 46 y 54 en la medida
  4. DEl procedimiento usado produce intervalos que contienen la media verdadera el 95% de las veces
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

En la teoría fundamentada (grounded theory), la recogida de datos continúa hasta que:

  1. ASe alcanza la saturación teórica y los nuevos datos no aportan categorías nuevas
  2. BSe ha entrevistado al menos a 1,000 participantes
  3. CSe obtiene un valor p inferior a 0,05
  4. DSe confirma la hipótesis original
3.Estadística descriptivaMedia
2025303540455055

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 56, 18, 30, 36, 54.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 50 y desviación típica 8. ¿Qué proporción P de valores está por encima de 42?

μ = 50σ = 8x = 42
P =
5.ProbabilidadMedia
xp(x)10,0520,3530,240,1550,25μ = 3,2

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

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,05, 0,35, 0,2, 0,15, 0,25
Var(X) =
6.ProbabilidadDifícil
€p(x)−10,8410,15190,01

Jugar una partida cuesta 1 €. Ganas 2 € con probabilidad 0,15 y 20 € con probabilidad 0,01; en otro caso no ganas nada. La apuesta no se devuelve. Halla la ganancia neta esperada E(G) por partida.

apuesta = €1€2: p = 0,15€20: p = 0,01
E(G) = €
7.Distribución normalMedia
250 kg248,4 kgT = X₁ + … + X₁₀?

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 10 de ellos supere 248,4 kg. Redondea z a dos decimales.

μ = 25 kgσ = 0,5 kgn = 10> 248,4 kg
P =
8.Distribución normalDifícil
10 g0X − Y?

La masa X de un producto de la línea 1 e Y de la línea 2 son independientes y normales: X tiene media 500 g y desviación típica 8 g, Y tiene media 490 g y desviación típica 6 g. Halla la probabilidad P de que X sea mayor que Y. Redondea z a dos decimales.

μX = 500 g, σX = 8 gμY = 490 g, σY = 6 g
P =
9.Intervalos de confianzaMedia
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E99%

Se compara la duración de la batería de dos modelos de móvil. Modelo 1: 40 móviles, media 122,5 h, desviación típica conocida 7 h. Modelo 2: 30 móviles, media 137 h, desviación típica conocida 9 h. Halla el límite inferior del intervalo de confianza del 99 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 40x̄₁ = 122,5 hσ₁ = 7 hn₂ = 30x̄₂ = 137 hσ₂ = 9 h99%
límite inferior = h
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 28, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 590%

La desviación típica poblacional es 28. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 90 % para la media tenga un margen de error de como máximo 5?

σ = 28E = 590%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−2,0642,064t = ?df = 24

Se comparan dos métodos de enseñanza. Grupo 1: 10 estudiantes, nota media 35,5, desviación típica 6. Grupo 2: 16 estudiantes, nota media 41,1, desviación típica 8. Supón varianzas poblacionales iguales y usa el contraste t de dos muestras con varianza combinada. Halla el estadístico de contraste t para H₀: μ₁ = μ₂, tomando la diferencia como x̄₁ − x̄₂ (grupo 1 menos grupo 2).

n₁ = 10x̄₁ = 35,5s₁ = 6n₂ = 16x̄₂ = 41,1s₂ = 8
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
−1,961,96z = ?

En un ensayo se recuperan 60 de 100 pacientes con el tratamiento A y 96 de 200 pacientes con el tratamiento B. Usando la proporción combinada, halla el estadístico de contraste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 60n₁ = 100x₂ = 96n₂ = 200
z =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy144517622070238626102xy1520256080100

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = temperatura en °C e y = helados vendidos. Se dan sus sumas. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r a partir de estas sumas.

n = 5Σx = 100Σy = 365Σx² = 2090Σy² = 28569Σxy = 7714
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy363464567670773882xy4687080x = 4,5

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. Predice ŷ para x = 4,5.

n = 6x = 4,5
ŷ =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
autobúsbicicletacocheTotalestudiantes45132280personal553728120Total1005050200

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 = 2002 × 3
χ² =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil

Una prueba de chi cuadrado de bondad de ajuste compara las frecuencias observadas en 4 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 = 4
df =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: D · El procedimiento usado produce intervalos que contienen la media verdadera el 95% de las veces

Por qué esta es la respuesta

Un IC del 95% da un rango de valores plausibles para el parámetro poblacional. Los intervalos más estrechos, obtenidos con muestras mayores, indican estimaciones más precisas.

Respuesta

D · El procedimiento usado produce intervalos que contienen la media verdadera el 95% de las veces
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · Se alcanza la saturación teórica y los nuevos datos no aportan categorías nuevas

Por qué esta es la respuesta

La teoría fundamentada desarrolla la teoría de forma inductiva, recogiendo y codificando los datos a la vez, y deja de muestrear cuando los nuevos datos ya no desarrollan las categorías.

Respuesta

A · Se alcanza la saturación teórica y los nuevos datos no aportan categorías nuevas
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 16,16

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 = 194/5 = 38,8

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 17,2² + (−20,8)² + (−8,8)² + (−2,8)² + 15,2² = 1045

Desviación típica

s = √(1045/4) = 16,16

Respuesta

s = 16,16
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,8413

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

Tabla de la normal estándar

Φ(−1) = 0,1587
P = 1 − 0,1587 = 0,8413

Respuesta

P = 0,8413
5.Probabilidad

Respuesta: Var(X) = 1,66

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 = 1·0,05 + 2·0,35 + 3·0,2 + 4·0,15 + 5·0,25 = 3,2

Media de los cuadrados

E(X²) = 1·0,05 + 4·0,35 + 9·0,2 + 16·0,15 + 25·0,25 = 11,9

Varianza

Var(X) = 11,9 − 3,2² = 1,66

Respuesta

Var(X) = 1,66
6.Probabilidad

Respuesta: E(G) = −0,5 €

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: 1 (p = 0,15), 19 (p = 0,01), −1 (p = 0,84)

Valor esperado

E(G) = 1·0,15 + 19·0,01 − 1·0,84 = −0,5 €

Respuesta

E(G) = −0,5 €

Un valor negativo significa que pierdes dinero de media.

7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,8438

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 = 250 kg, σT = 0,5·√10 = 1,581 kg

Tipificar

z = (248,4 − 250)/1,581 = −1,01

Probabilidad

P = 1 − Φ(−1,01) = 0,8438

Respuesta

P = 0,8438
8.Distribución normal

Respuesta: P = 0,8413

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 de la diferencia

μ = 500 − 490 = 10 g, σ = 10 g

Tipificar

z = (0 − 10)/10 = −1

Probabilidad

P = 1 − Φ(−1) = 0,8413

Respuesta

P = 0,8413
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite inferior = −19,6 h

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.

Estimación puntual

x̄₁ − x̄₂ = 122,5 − 137 = −14,5

Error típico

SE = √(7²/40 + 9²/30) = 1,981

Margen de error

E = 2,576·1,981 = 5,103

Intervalo

−14,5 ± 5,103 → [−19,6, −9,397]

Respuesta

límite inferior = −19,6 h

El intervalo no contiene el 0, así que las medias difieren significativamente.

10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 85

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 = (1,645·28/5)² = 84,86

Redondear hacia arriba

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

n = 85

Respuesta

n = 85
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = −1,899

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.

Varianza combinada

sp² = (9·6² + 15·8²)/24 = 53,5
sp = 7,314

Error típico

SE = 7,314·√(1/10 + 1/16) = 2,949

Estadístico de contraste

t = (35,5 − 41,1)/2,949 = −1,899

Respuesta

t = −1,899

Con gl = 24, el valor crítico bilateral al 5 % es 2,064; |t| es menor, así que no se rechaza H₀.

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: z = 1,961

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 = 60/100 = 0,6
p̂₂ = 96/200 = 0,48
p̂ = 156/300 = 0,52

Error típico bajo H₀

SE = √(0,52·0,48·(1/100 + 1/200)) = 0,06119

Estadístico de contraste

z = (0,6 − 0,48)/0,06119 = 1,961

Respuesta

z = 1,961

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

13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9949

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 = 7714 − 100·365/5 = 414
Sxx = 2090 − 100²/5 = 90
Syy = 28569 − 365²/5 = 1924

Coeficiente de correlación

r = 414/√(90·1924) = 0,9949

Respuesta

r = 0,9949
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: ŷ = 66,26

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 = 33/6 = 5,5
ȳ = 419/6 = 69,83

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 62,5

Recta de regresión

b = 62,5/17,5 = 3,571
a = 69,83 − 3,571·5,5 = 50,19
ŷ = 50,19 + 3,571·x

Predicción

ŷ = 50,19 + 3,571·4,5 = 66,26

Respuesta

ŷ = 66,26
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 5,458

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: 80·100/200 = 40, 80·50/200 = 20, 80·50/200 = 20
personal: 120·100/200 = 60, 120·50/200 = 30, 120·50/200 = 30

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (45 − 40)²/40 + (13 − 20)²/20 + (22 − 20)²/20 + (55 − 60)²/60 + (37 − 30)²/30 + (28 − 30)²/30
χ² = 5,458

Respuesta

χ² = 5,458

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 = 3

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 = 4 − 1 = 3

Respuesta

df = 3

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