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 está prerregistrado. Esto significa que:

  1. AEl estudio ya se ha publicado
  2. BLas hipótesis, los métodos y el plan de análisis se registran públicamente antes de recoger los datos
  3. CLos participantes registran su consentimiento en línea
  4. DLos resultados los comprobó y aprobó un segundo estadístico independiente antes de la publicación
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un participante toma un fármaco o una pastilla de azúcar sin saber cuál, mientras que el investigador sí lo sabe. ¿Qué diseño es y qué sesgo sigue siendo posible?

  1. ASimple ciego; sigue siendo posible el sesgo del experimentador
  2. BDoble ciego; no es posible ningún sesgo
  3. CEnsayo abierto; los efectos placebo están totalmente controlados
  4. DSimple ciego; las características de la demanda son imposibles
3.Estadística descriptivaMedia
1520253035

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 32, 14, 36, 35, 26, 29.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 170 y desviación típica 12. ¿Qué proporción P de valores está por encima de 158?

μ = 170σ = 12x = 158
P =
5.ProbabilidadMedia
rojas: 7azules: 8

Una bolsa tiene 7 bolas rojas y 8 azules. Sacas dos bolas sin devolver la primera. ¿Cuál es la probabilidad P de que las dos sean rojas?

7 / 8
P =
6.ProbabilidadDifícil
n = 10, p = 0,4: P(X = 4) = ?k012345678910

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

n = 10p = 0,4k = 4
P =
7.Distribución normalMedia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z y z = 0,8836

Arrastra z para que el área sombreada entre −z y z bajo la curva normal estándar sea 0,8836. Halla z con dos decimales.

A = 0,8836
z =
8.Distribución normalDifícil
35455565758595puntosinferior 70%

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 70 % inferior sombreado quede a su izquierda. Halla el punto de corte x.

μ = 65 puntosσ = 10 puntos70%
x = puntos
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 20, s = 18,5L = ?Ux̄ = 114E90%

Una muestra de 20 elementos tiene media 114 y desviación típica s = 18,5. La población es aproximadamente normal. Calcula el límite inferior del intervalo de confianza del 90 % para la media.

n = 20x̄ = 114s = 18,590%t(19) = 1,729
límite inferior =
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 22, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 495%

La desviación típica poblacional es 22. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 95 % para la media tenga un margen de error de como máximo 4?

σ = 22E = 495%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−2,2622,262t = ?df = 9

10 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 2,33 y la desviación típica de las diferencias es 2,3. Halla el estadístico del contraste para datos emparejados t para H₀: μd = 0.

n = 10d̄ = 2,33sd = 2,3
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
−1,961,96z = ?

En un ensayo se recuperan 90 de 150 pacientes con el tratamiento A y 53 de 100 pacientes con el tratamiento B. Usando la proporción combinada, halla el estadístico de contraste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 90n₁ = 150x₂ = 53n₂ = 100
z =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy124219317415511611xy24610152025

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = antigüedad del coche en años e y = precio en miles de €. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r.

n = 6
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy145244351457568668xy246506070x = 5,5

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. Se hace una nueva observación (5,5, 65). Halla su residuo e = y − ŷ.

n = 6(5,5, 65)
e =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
mejoróno mejoróTotalfármaco nuevo4951100placebo73340Total5684140

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 = 1402 × 2
χ² =
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 compara las frecuencias observadas en 11 categorías con proporciones esperadas totalmente especificadas (no se estima ningún parámetro a partir de los 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 · Las hipótesis, los métodos y el plan de análisis se registran públicamente antes de recoger los datos

Por qué esta es la respuesta

El prerregistro separa los análisis confirmatorios de los exploratorios y reduce prácticas como el p-hacking y el HARKing.

Respuesta

B · Las hipótesis, los métodos y el plan de análisis se registran públicamente antes de recoger los datos
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · Simple ciego; sigue siendo posible el sesgo del experimentador

Por qué esta es la respuesta

En un diseño de simple ciego, los participantes no conocen su condición, lo que controla las expectativas de placebo. El conocimiento del investigador aún puede influir en los resultados, por lo que se prefieren los diseños de doble ciego.

Respuesta

A · Simple ciego; sigue siendo posible el sesgo del experimentador
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 8,091

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 = 172/6 = 28,67

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 3,333² + (−14,67)² + 7,333² + 6,333² + (−2,667)² + 0,3333² = 327,3

Desviación típica

s = √(327,3/5) = 8,091

Respuesta

s = 8,091
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: P = 0,2

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.

Primera y segunda extracción

P = 7/15 · 6/14 = 42/210 = 0,2

Respuesta

P = 0,2
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,2508

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) = 210·0,44·0,66 = 210·0,0256·0,04666 = 0,2508

Respuesta

P = 0,2508
7.Distribución normal

Respuesta: z = 1,57

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 + 0,8836)/2 = 0,9418

Lee la tabla de z al revés

Busca 0,9418 dentro de la tabla y lee z.

z = 1,57

Respuesta

z = 1,57
8.Distribución normal

Respuesta: x = 70,2 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) = 0,7

z según la tabla

z ≈ 0,52

De vuelta a las unidades originales

x = 65 + 0,52·10 = 70,2 puntos

Respuesta

x = 70,2 puntos
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite inferior = 106,8

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 = 19, t = 1,729

Margen de error

E = 1,729·18,5/√20 = 7,152

Intervalo

114 ± 7,152 → [106,8, 121,2]

Respuesta

límite inferior = 106,8
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 117

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 = (1,96·22/4)² = 116,2

Redondear hacia arriba

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

n = 117

Respuesta

n = 117
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 3,204

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 = 2,3/√10 = 0,7273

Estadístico de contraste

t = 2,33/0,7273 = 3,204

Respuesta

t = 3,204

Con gl = 9, el valor crítico bilateral al 5 % es 2,262; |t| es mayor, así que se rechaza H₀.

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: z = 1,096

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 = 90/150 = 0,6
p̂₂ = 53/100 = 0,53
p̂ = 143/250 = 0,572

Error típico bajo H₀

SE = √(0,572·0,428·(1/150 + 1/100)) = 0,06388

Estadístico de contraste

z = (0,6 − 0,53)/0,06388 = 1,096

Respuesta

z = 1,096

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

13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = −0,9735

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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 97/6 = 16,17

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −45,5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 124,8

Coeficiente de correlación

r = −45,5/√(17,5·124,8) = −0,9735

Respuesta

r = −0,9735
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: e = −1,529

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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 333/6 = 55,5

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 96,5

Recta de regresión

b = 96,5/17,5 = 5,514
a = 55,5 − 5,514·3,5 = 36,2
ŷ = 36,2 + 5,514·x

Valor predicho

ŷ = 36,2 + 5,514·5,5 = 66,53

Residuo

e = 65 − 66,53 = −1,529

Respuesta

e = −1,529

El punto está por debajo de la recta.

15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 11,81

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

fármaco nuevo: 100·56/140 = 40, 100·84/140 = 60
placebo: 40·56/140 = 16, 40·84/140 = 24

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (49 − 40)²/40 + (51 − 60)²/60 + (7 − 16)²/16 + (33 − 24)²/24
χ² = 11,81

Respuesta

χ² = 11,81

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

16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ²crit = 23,21

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.

Grados de libertad

df = 11 − 1 = 10

Tabla

χ²crit(df = 10, α = 0,01) = 23,209

Respuesta

χ²crit = 23,209

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

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