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

En un experimento se usan instrucciones estandarizadas para que:

  1. ALos resultados sean estadísticamente significativos
  2. BEl investigador pueda adaptar el procedimiento a las necesidades de cada participante
  3. CLos participantes puedan elegir sus propias condiciones
  4. DTodos los participantes reciban la misma información de la misma manera
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

¿Cuál es el propósito principal de la asignación aleatoria a las condiciones en un experimento?

  1. ARepartir las variables de los participantes por igual para que no confundan los resultados
  2. BHacer la muestra representativa de la población objetivo para que los resultados se generalicen
  3. CAumentar la tasa de respuesta
  4. DAsegurar que los participantes no conozcan el objetivo
3.Estadística descriptivaMedia
152025303540

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 43, 15, 44, 29, 37.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 50 y desviación típica 20. ¿Qué proporción P de valores está por debajo de 10?

μ = 50σ = 20x = 10
P =
5.ProbabilidadMedia
P(al menos un seis) = ??1?2P(seis) = 1/6 en cada lanzamiento

Se lanza un dado equilibrado 2 veces. ¿Cuál es la probabilidad P de sacar al menos un seis?

n = 2
P =
6.ProbabilidadDifícil
n = 7, p = 0,25: P(X = 2) = ?k01234567

Un examen tiene 7 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 2?

n = 7p = 0,25k = 2
P =
7.Distribución normalMedia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z y z = 0,8501

Arrastra z para que el área sombreada entre −z y z bajo la curva normal estándar sea 0,8501. Halla z con dos decimales.

A = 0,8501
z =
8.Distribución normalDifícil
35455565758595puntosinferior 95%

Para las notas de un examen, la distribución es normal, con media 65 puntos y desviación típica 10 puntos. Arrastra el punto de corte para que el 95 % inferior sombreado quede a su izquierda. Halla el punto de corte x.

μ = 65 puntosσ = 10 puntos95%
x = puntos
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 13, sd​ = 0,60L = ?Ud̄ = 2,1E90%

Se mide la tensión arterial de 13 pacientes antes y después de un tratamiento. Las diferencias d = antes − después (mmHg) tienen media 2,1 y desviación típica 0,6. Halla el límite inferior del intervalo de confianza del 90 % para la diferencia media.

n = 13d̄ = 2,1sd = 0,690%t(12) = 1,782
límite inferior = mmHg
10.Intervalos de confianzaDifícil
μ₁ − μ₂, t(12) = 2,1790L = ?Ux̄₁ − x̄₂E95%

Se prueban dos fertilizantes. Grupo de parcelas 1: 6 parcelas, rendimiento medio 49 kg, desviación típica 5,5 kg. Grupo de parcelas 2: 8 parcelas, media 53,5 kg, desviación típica 7 kg. Supón varianzas iguales (t con varianza combinada, gl = n₁ + n₂ − 2). Halla el límite inferior del intervalo de confianza del 95 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 6x̄₁ = 49s₁ = 5,5n₂ = 8x̄₂ = 53,5s₂ = 795%t(12) = 2,179
límite inferior = kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−2,4472,447t = ?df = 6

7 empleados hacen una prueba de mecanografía antes y después de un curso de formación. Para cada persona se registra la diferencia d = después − antes (palabras por minuto). La diferencia media es 11,48 y la desviación típica de las diferencias es 9,2. Halla el estadístico del contraste para datos emparejados t para H₀: μd = 0.

n = 7d̄ = 11,48sd = 9,2
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
μ₀x̄c

Se hace un contraste z unilateral de H₀: μ = 80 frente a H₁: μ > 80 con α = 0,10 y una muestra de 64; se sabe que la desviación típica es 16. En realidad la media es 84,8. Halla la potencia 1 − β del contraste en porcentaje.

μ₀ = 80μ = 84,8σ = 16n = 64α = 0,10
1 − β = %
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy16551866207622812497xy206080100

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = temperatura en °C e y = helados vendidos. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy153917431958216023672577xy152025406080x = 22

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. Se hace una nueva observación (22, 67). Halla su residuo e = y − ŷ.

n = 6(22, 67)
e =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sínoTotalhombres5842100mujeres144660Total7288160

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 = 1602 × 2
χ² =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil
aptono aptoTotaledad 18–3034640edad 31–508911100edad 51+423880Total16555220dfα = 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 = 0,05 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 = 2203 × 2α = 0,05
χ² =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: D · Todos los participantes reciban la misma información de la misma manera

Por qué esta es la respuesta

La estandarización elimina la variación del procedimiento como variable extraña y hace que el estudio sea replicable.

Respuesta

D · Todos los participantes reciban la misma información de la misma manera
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · Repartir las variables de los participantes por igual para que no confundan los resultados

Por qué esta es la respuesta

La asignación aleatoria equilibra las diferencias individuales entre condiciones y apoya conclusiones causales. El muestreo aleatorio tiene que ver con la generalización a una población.

Respuesta

A · Repartir las variables de los participantes por igual para que no confundan los resultados
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 11,99

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 = 168/5 = 33,6

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 9,4² + (−18,6)² + 10,4² + (−4,6)² + 3,4² = 575,2

Desviación típica

s = √(575,2/4) = 11,99

Respuesta

s = 11,99
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) = 0,02275
P = 0,02275

Respuesta

P = 0,02275
5.Probabilidad

Respuesta: P = 0,3056

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)2 = 0,6944
P = 1 − 0,6944 = 0,3056

Respuesta

P = 0,3056
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,3115

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 = 2) = 21·0,252·0,755 = 21·0,0625·0,2373 = 0,3115

Respuesta

P = 0,3115
7.Distribución normal

Respuesta: z = 1,44

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 + 0,8501)/2 = 0,9251

Lee la tabla de z al revés

Busca 0,9251 dentro de la tabla y lee z.

z = 1,44

Respuesta

z = 1,44
8.Distribución normal

Respuesta: x = 81,4 puntos

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) = 0,95

z según la tabla

z ≈ 1,64

De vuelta a las unidades originales

x = 65 + 1,64·10 = 81,4 puntos

Respuesta

x = 81,4 puntos
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite inferior = 1,803 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 = 1,782·0,6/√13 = 0,2965

Intervalo

2,1 ± 0,2965 → [1,803, 2,397]

Respuesta

límite inferior = 1,803 mmHg
10.Intervalos de confianza

Respuesta: límite inferior = −12,05 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 = (5·5,5² + 7·7²)/12 = 41,19
sp = 6,418

Margen de error

E = 2,179·6,418·√(1/6 + 1/8) = 7,552

Intervalo

−4,5 ± 7,552 → [−12,05, 3,052]

Respuesta

límite inferior = −12,05 kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 3,301

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

Error típico de la diferencia media

SE = 9,2/√7 = 3,477

Estadístico de contraste

t = 11,48/3,477 = 3,301

Respuesta

t = 3,301

Con gl = 6, el valor crítico bilateral al 5 % es 2,447; |t| es mayor, así que se rechaza H₀.

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: 1 − β = 86,82 %

Potencia de un contraste: potencia = 1 − β es la probabilidad de rechazar H₀ cuando es falsa. Halla el valor de corte x̄c a partir de μ₀ y z_α y después calcula la probabilidad de caer más allá de x̄c usando la media verdadera: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

Media muestral crítica

SE = 16/√64 = 2
x̄c = 80 + 1,282·2 = 82,56

z con la media verdadera

z = (82,56 − 84,8)/2 = −1,118

Potencia

potencia = P(Z > −1,118) = 86,82%
1 − β = 86,82%

Respuesta

1 − β = 86,82%
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,989

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 = 100/5 = 20
ȳ = 375/5 = 75

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 198
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1002

Coeficiente de correlación

r = 198/√(40·1002) = 0,989

Respuesta

r = 0,989
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: e = 2,124

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 = 120/6 = 20
ȳ = 344/6 = 57,33

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 264

Recta de regresión

b = 264/70 = 3,771
a = 57,33 − 3,771·20 = −18,1
ŷ = −18,1 + 3,771·x

Valor predicho

ŷ = −18,1 + 3,771·22 = 64,88

Residuo

e = 67 − 64,88 = 2,124

Respuesta

e = 2,124

El punto está por encima de la recta.

15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 18,21

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

hombres: 100·72/160 = 45, 100·88/160 = 55
mujeres: 60·72/160 = 27, 60·88/160 = 33

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (58 − 45)²/45 + (42 − 55)²/55 + (14 − 27)²/27 + (46 − 33)²/33
χ² = 18,21

Respuesta

χ² = 18,21

gl = 1. Con α = 0,05 el valor crítico es 3,841, así que H₀ (independencia) se rechaza.

16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 34,19

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: 30, 10
edad 31–50: 75, 25
edad 51+: 60, 20

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (34 − 30)²/30 + (6 − 10)²/10 + (89 − 75)²/75 + (11 − 25)²/25 + (42 − 60)²/60 + (38 − 20)²/20
χ² = 34,19

Decisión

df = 2, χ²crit = 5,991
34,19 > 5,991

Respuesta

χ² = 34,19

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

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