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 nuevo cuestionario de depresión predice qué estudiantes buscarán tratamiento durante el año siguiente. Esto respalda ¿qué tipo de validez?

  1. AValidez concurrente
  2. BValidez de contenido
  3. CValidez aparente
  4. DValidez predictiva
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. AContrabalanceo
  2. BOperacionalización
  3. CHARKing (formular hipótesis una vez conocidos los resultados)
  4. DDebriefing
3.Estadística descriptivaMedia
152025303540

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 11, 21, 28, 12, 41, 26.

n = 6
s =
4.Estadística descriptivaDifícil
z −2−1012

Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 500 y desviación típica 100. Calcula la puntuación z z de una nota de 450.

μ = 500σ = 100x = 450
z =
5.ProbabilidadMedia
xp(x)10,3520,1530,2540,25μ = 2,4

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

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,35, 0,15, 0,25, 0,25
Var(X) =
6.ProbabilidadDifícil
n = 10, p = 0,25: P(X = 4) = ?k012345678910

Un examen tiene 10 preguntas de opción múltiple. Una estudiante que contesta al azar acierta cada una con probabilidad 0,25, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de acertar exactamente 4?

n = 10p = 0,25k = 4
P =
7.Distribución normalMedia
−3−2−10123zárea sombreada a la derecha de z = 0,6879

Arrastra z para que el área sombreada bajo la curva normal estándar, a la derecha de z, sea 0,6879. Halla z con dos decimales.

A = 0,6879
z =
8.Distribución normalDifícil
μ = 178x = ?25%

Supón que las estaturas de los hombres adultos siguen una distribución normal con media 178 cm y desviación típica 7 cm. Halla el valor x por debajo del cual queda el 25 % de los datos (el percentil 25).

μ = 178σ = 7P = 25%
x = cm
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 13, sd​ = 4,70LUd̄ = −2,3E = ?90%

Se mide la tensión arterial de 13 pacientes antes y después de un tratamiento. Las diferencias d = antes − después (mmHg) tienen media −2,3 y desviación típica 4,7. Halla el margen de error E del intervalo de confianza del 90 % para la diferencia media.

n = 13d̄ = −2,3sd = 4,790%t(12) = 1,782
E = mmHg
10.Intervalos de confianzaDifícil
n = 15σ = ?Us = 0,795%

Los diámetros de 15 ejes mecanizados tienen una desviación típica muestral de 0,7 µm. Suponiendo que los diámetros siguen una distribución normal, halla el límite inferior σ del intervalo de confianza del 95 % para la desviación típica poblacional. Con gl = 14, el 2,5 % de la distribución χ² queda por debajo de 5,629 y el 2,5 % queda por encima de 26,119.

n = 15s = 0,7 µmχ² = 5,629, 26,119
σ = µm
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −1,99801,998

Una muestra de 64 estudiantes tiene una nota media de 197,4 y una desviación típica muestral de 15. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 200.

μ₀ = 200x̄ = 197,4s = 15n = 64
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
σ = 12, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 190%

¿Qué tamaño debe tener una muestra para que el intervalo de confianza del 90 % para una media tenga un margen de error de como mucho 1? La desviación típica es 12. Calcula el menor tamaño muestral n.

σ = 12E = 190%
n =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy2545678111017xy51051015

La tabla da 5 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 = 5Σx = 30Σy = 45Σx² = 220Σy² = 509Σxy = 330
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy274761481510181222xy510101520x = 5

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = carga en kN e y = alargamiento en mm. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. Predice ŷ para x = 5.

n = 6x = 5
ŷ =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sin defectolevegraveTotalturno de día264252120turno de noche463044120Total727296240

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 = 2402 × 3
χ² =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil
aptono aptoTotaledad 18–30463480edad 31–50241640edad 51+701080Total14060200dfα = 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 = 0,01 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 = 2003 × 2α = 0,01
χ² =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: D · Validez predictiva

Por qué esta es la respuesta

La validez predictiva se demuestra cuando las puntuaciones predicen un criterio posterior. La validez concurrente usa un criterio medido al mismo tiempo.

Respuesta

D · Validez predictiva
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 = 11,2

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 = 139/6 = 23,17

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = (−12,17)² + (−2,167)² + 4,833² + (−11,17)² + 17,83² + 2,833² = 626,8

Desviación típica

s = √(626,8/5) = 11,2

Respuesta

s = 11,2
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 = (450 − 500)/100 = −0,5

Respuesta

z = −0,5
5.Probabilidad

Respuesta: Var(X) = 1,44

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

Media de los cuadrados

E(X²) = 1·0,35 + 4·0,15 + 9·0,25 + 16·0,25 = 7,2

Varianza

Var(X) = 7,2 − 2,4² = 1,44

Respuesta

Var(X) = 1,44
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,146

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 = 4) = 210·0,254·0,756 = 210·0,003906·0,178 = 0,146

Respuesta

P = 0,146
7.Distribución normal

Respuesta: z = −0,49

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 − 0,6879 = 0,3121

Lee la tabla de z al revés

Busca 0,3121 dentro de la tabla y lee z.

z = −0,49

Respuesta

z = −0,49
8.Distribución normal

Respuesta: x = 173,3 cm

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 = 178 + −0,6745·7 = 173,28 cm

Respuesta

x = 173,28 cm
9.Intervalos de confianza

Respuesta: E = 2,323 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 = 12, t = 1,782

Margen de error

E = 1,782·4,7/√13 = 2,323

Respuesta

E = 2,323 mmHg
10.Intervalos de confianza

Respuesta: σ = 0,5125 µm

Intervalo para una varianza: (n − 1)s²/σ² sigue una distribución χ² con n − 1 grados de libertad. El intervalo del 95 % para σ² va desde (n − 1)s² dividido entre el valor χ² superior (con el 2,5 % por encima) hasta (n − 1)s² dividido entre el valor χ² inferior (con el 2,5 % por debajo); el intervalo para σ es la raíz cuadrada de ambos límites. No es simétrico respecto a s.

Suma de cuadrados

(n − 1)s² = 14·0,7² = 6,86

Límites para σ²

6,86/26,119 = 0,2626
6,86/5,629 = 1,219

Límite para σ

σ = √0,2626 = 0,5125 µm

Respuesta

σ = 0,5125 µm

Intervalo del 95 % para σ: [0,5125, 1,104] µm.

11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = −1,387

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 = 15/√64 = 15/8 = 1,875

Estadístico de contraste

t = (197,4 − 200)/1,875 = −1,387

Respuesta

t = −1,387
t0,025; df = 63 = 1,998

|t| < 1.998, así que no se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: n = 390

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).

Despejar n

n = (1,645·12/1)² = 389,7

Redondear hacia arriba

n = 390

Respuesta

n = 390
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9303

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 = 330 − 30·45/5 = 60
Sxx = 220 − 30²/5 = 40
Syy = 509 − 45²/5 = 104

Coeficiente de correlación

r = 60/√(40·104) = 0,9303

Respuesta

r = 0,9303
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: ŷ = 10,72

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 = 42/6 = 7
ȳ = 83/6 = 13,83

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 109

Recta de regresión

b = 109/70 = 1,557
a = 13,83 − 1,557·7 = 2,933
ŷ = 2,933 + 1,557·x

Predicción

ŷ = 2,933 + 1,557·5 = 10,72

Respuesta

ŷ = 10,72
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 8,222

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

turno de día: 120·72/240 = 36, 120·72/240 = 36, 120·96/240 = 48
turno de noche: 120·72/240 = 36, 120·72/240 = 36, 120·96/240 = 48

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (26 − 36)²/36 + (42 − 36)²/36 + (52 − 48)²/48 + (46 − 36)²/36 + (30 − 36)²/36 + (44 − 48)²/48
χ² = 8,222

Respuesta

χ² = 8,222

gl = 2. Con α = 0,05 el valor crítico es 5,991, así que H₀ (independencia) se rechaza.

16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 19,52

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

edad 18–30: 56, 24
edad 31–50: 28, 12
edad 51+: 56, 24

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (46 − 56)²/56 + (34 − 24)²/24 + (24 − 28)²/28 + (16 − 12)²/12 + (70 − 56)²/56 + (10 − 24)²/24
χ² = 19,52

Decisión

df = 2, χ²crit = 9,210
19,52 > 9,210

Respuesta

χ² = 19,52

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

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