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 estudio realizado solo con estudiantes universitarios estadounidenses puede carecer de:

  1. AValidez de contenido
  2. BValidez poblacional
  3. CFiabilidad entre evaluadores
  4. DConsistencia interna
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un investigador realiza 20 análisis sobre un conjunto de datos y solo informa del que da p < 0,05. Esta práctica se denomina:

  1. APrerregistro
  2. BTriangulación
  3. CP-hacking
  4. DContrabalanceo
3.Estadística descriptivaMedia
15202530354045

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 18, 28, 12, 25, 46.

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

Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 60 y desviación típica 5. Calcula la puntuación z z de una nota de 52,5.

μ = 60σ = 5x = 52,5
z =
5.ProbabilidadMedia
xp(x)00,2510,220,130,1540,3μ = 2,05

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

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,25, 0,2, 0,1, 0,15, 0,3
σ =
6.ProbabilidadDifícil
€p(x)−10,8340,15190,02

Jugar una partida cuesta 1 €. Ganas 5 € con probabilidad 0,15 y 20 € con probabilidad 0,02; en otro caso no ganas nada. La apuesta no se devuelve. Halla la ganancia neta esperada E(G) por partida.

apuesta = €1€5: p = 0,15€20: p = 0,02
E(G) = €
7.Distribución normalMedia
5773P = ?

Supón que las notas de un examen siguen una distribución normal con media 65 puntos y desviación típica 10 puntos. ¿Qué fracción está entre 57 y 73 puntos? Da P como número decimal.

μ = 65σ = 10x1 = 57x2 = 73
P =
8.Distribución normalDifícil
157164171178185192199cmsuperior 10%

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 10 % superior sombreado quede a su derecha. Halla el punto de corte x.

μ = 178 cmσ = 7 cm10%
x = cm
9.Intervalos de confianzaMedia
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E99%

Se compara la duración de la batería de dos modelos de móvil. Modelo 1: 80 móviles, media 62 h, desviación típica conocida 5 h. Modelo 2: 60 móviles, media 50 h, desviación típica conocida 4 h. Halla el límite superior del intervalo de confianza del 99 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 80x̄₁ = 62 hσ₁ = 5 hn₂ = 60x̄₂ = 50 hσ₂ = 4 h99%
límite superior = h
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 34, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 295%

La desviación típica poblacional es 34. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 95 % para la media tenga un margen de error de como máximo 2?

σ = 34E = 295%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
1,68p = ?

Se afirma que la media de una población es 500; se sabe que la desviación típica poblacional es 20. Una muestra aleatoria de 100 observaciones tiene una media de 503,36. Contrasta H₀: μ = 500 frente a H₁: μ > 500. Halla el p-valor p.

μ₀ = 500σ = 20n = 100x̄ = 503,36H₁: μ > μ₀
p =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
σ = 4, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 295%

¿Qué tamaño debe tener una muestra para que el intervalo de confianza del 95 % para una media tenga un margen de error de como mucho 2? La desviación típica es 4. Calcula el menor tamaño muestral n.

σ = 4E = 295%
n =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy126225322418518612xy246152025

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = antigüedad del coche en años e y = precio en miles de €. Se dan sus sumas. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r a partir de estas sumas.

n = 6Σx = 21Σy = 121Σx² = 91Σy² = 2577Σxy = 376
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy254156218231033xy510102030x = 9

La tabla da 5 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 = 9.

n = 5x = 9
ŷ =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sin defectolevegraveTotalturno de día17241253turno de noche423944125Total596356178

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 = 125total de columna = 63N = 178
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 comprueba si las frecuencias en 7 categorías siguen una distribución de Poisson cuya media se estima a partir de los mismos 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: B · Validez poblacional

Por qué esta es la respuesta

La validez poblacional es un tipo de validez externa. Las muestras formadas sobre todo por personas jóvenes, occidentales y con estudios pueden no representar a otras personas.

Respuesta

B · Validez poblacional
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: C · P-hacking

Por qué esta es la respuesta

El p-hacking aprovecha la flexibilidad del análisis para obtener significación, lo que eleva la tasa de falsos positivos muy por encima del 5%. El prerregistro y la transparencia en los informes lo reducen.

Respuesta

C · P-hacking
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 12,89

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 = 129/5 = 25,8

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = (−7,8)² + 2,2² + (−13,8)² + (−0,8)² + 20,2² = 664,8

Desviación típica

s = √(664,8/4) = 12,89

Respuesta

s = 12,89
4.Estadística descriptiva

Respuesta: z = −1,5

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 = (52,5 − 60)/5 = −1,5

Respuesta

z = −1,5
5.Probabilidad

Respuesta: σ = 1,596

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

Media de los cuadrados

E(X²) = 0·0,25 + 1·0,2 + 4·0,1 + 9·0,15 + 16·0,3 = 6,75

Varianza

Var(X) = 6,75 − 2,05² = 2,548
σ = √2,548 = 1,596

Respuesta

σ = 1,596
6.Probabilidad

Respuesta: E(G) = 0,15 €

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: 4 (p = 0,15), 19 (p = 0,02), −1 (p = 0,83)

Valor esperado

E(G) = 4·0,15 + 19·0,02 − 1·0,83 = 0,15 €

Respuesta

E(G) = 0,15 €

Un valor positivo significa que ganas dinero de media.

7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,5763

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 = (57 − 65)/10 = −0,8
z₂ = (73 − 65)/10 = 0,8

Área entre ambos valores

P = Φ(0,8) − Φ(−0,8) = 0,7881 − 0,2119 = 0,5763

Respuesta

P = 0,5763
8.Distribución normal

Respuesta: x = 187 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) = 0,9

z según la tabla

z ≈ 1,28

De vuelta a las unidades originales

x = 178 + 1,28·7 = 187 cm

Respuesta

x = 187 cm
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = 13,96 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 = 62 − 50 = 12

Error típico

SE = √(5²/80 + 4²/60) = 0,761

Margen de error

E = 2,576·0,761 = 1,96

Intervalo

12 ± 1,96 → [10,04, 13,96]

Respuesta

límite superior = 13,96 h

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

10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 1111

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 = (1,96·34/2)² = 1110

Redondear hacia arriba

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

n = 1111

Respuesta

n = 1111
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: p = 0,04648

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.

Estadístico de contraste

SE = σ/√n = 20/√100 = 2
z = (503,36 − 500)/2 = 1,68

Área de la cola

Φ(1,68) = 0,9535
1 − Φ(1,68) = 0,0465

p-valor

p = 0,04648

Respuesta

p = 0,04648

p ≤ 0,05, así que se rechaza H₀ al nivel del 5 %.

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: n = 16

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 = (1,96·4/2)² = 15,37

Redondear hacia arriba

n = 16

Respuesta

n = 16
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = −0,9707

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 = 376 − 21·121/6 = −47,5
Sxx = 91 − 21²/6 = 17,5
Syy = 2577 − 121²/6 = 136,8

Coeficiente de correlación

r = −47,5/√(17,5·136,8) = −0,9707

Respuesta

r = −0,9707
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: ŷ = 29

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 = 30/5 = 6
ȳ = 97/5 = 19,4

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 128

Recta de regresión

b = 128/40 = 3,2
a = 19,4 − 3,2·6 = 0,2
ŷ = 0,2 + 3,2·x

Predicción

ŷ = 0,2 + 3,2·9 = 29

Respuesta

ŷ = 29
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: E = 44,24

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 = 125·63/178 = 44,24

Respuesta

E = 44,24
16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ²crit = 15,09

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 = 7 − 1 − 1 = 5

Tabla

χ²crit(df = 5, α = 0,01) = 15,086

Respuesta

χ²crit = 15,086

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

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