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

¿Por qué se operacionalizan las categorías de conducta de una observación antes de recoger los datos?

  1. APara que los observadores registren las mismas conductas de forma consistente, lo que mejora la fiabilidad
  2. BPara poder cambiar la hipótesis después de ver los datos
  3. CPara que la observación se convierta en un experimento
  4. DPara que los participantes sepan exactamente qué se registra
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un investigador usa un cuestionario, entrevistas y observación para estudiar el estrés laboral, y los hallazgos coinciden. ¿Cómo se llama este enfoque?

  1. AReplicación
  2. BContrabalanceo
  3. CTriangulación
  4. DEstratificación
3.Estadística descriptivaMedia
44464850525456

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 53, 44, 56, 57, 45.

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

Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 70 y desviación típica 5. Calcula la puntuación z z de una nota de 80.

μ = 70σ = 5x = 80
z =
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
€p(x)−10,7330,25190,02

Jugar una partida cuesta 1 €. Ganas 4 € con probabilidad 0,25 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€4: p = 0,25€20: p = 0,02
E(G) = €
7.Distribución normalMedia
−3−2−10123zárea sombreada a la derecha de z = 0,1841

Arrastra z para que el área sombreada bajo la curva normal estándar, a la derecha de z, sea 0,1841. Halla z con dos decimales.

A = 0,1841
z =
8.Distribución normalDifícil
380420460500540580620hsuperior 25%

Para las duraciones de las baterías, la distribución es normal, con media 500 h y desviación típica 40 h. Arrastra el punto de corte para que el 25 % superior sombreado quede a su derecha. Halla el punto de corte x.

μ = 500 hσ = 40 h25%
x = h
9.Intervalos de confianzaMedia
x̄E₁ = 9,499%, n = 36x̄E₂ = ?99%, n = 144

Un intervalo de confianza del 99 % para una media, basado en 36 observaciones y una σ conocida, tiene un margen de error de 9,4. ¿Cuál es el margen de error E₂ si el mismo estudio usa 144 observaciones?

99%n₁ = 36E₁ = 9,4n₂ = 144
E₂ =
10.Intervalos de confianzaDifícil
μ₁ − μ₂, t(24) = 1,7110L = ?Ux̄₁ − x̄₂E90%

Se prueban dos fertilizantes. Grupo de parcelas 1: 14 parcelas, rendimiento medio 26,5 kg, desviación típica 6 kg. Grupo de parcelas 2: 12 parcelas, media 18,5 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 90 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 14x̄₁ = 26,5s₁ = 6n₂ = 12x̄₂ = 18,5s₂ = 790%t(24) = 1,711
límite inferior = kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −2,0302,03

Una muestra de 36 estudiantes tiene una nota media de 77,8 y una desviación típica muestral de 8. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 75.

μ₀ = 75x̄ = 77,8s = 8n = 36
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
σ = 4, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,595%

¿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 0,5? La desviación típica es 4. Calcula el menor tamaño muestral n.

σ = 4E = 0,595%
n =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy2274396428441052xy510304050

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = gasto en publicidad en miles de € e y = ventas en miles de €. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy147252354468577xy2450607080x = 4,5

La tabla da 5 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 (4,5, 67). Halla su residuo e = y − ŷ.

n = 5(4,5, 67)
e =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sin defectolevegraveTotalturno de día9393684turno de noche37293399Total466869183

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 = 99total de columna = 68N = 183
E =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil
aptono aptoTotaledad 18–30431760edad 31–50293160edad 51+241640Total9664160dfα = 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 = 1603 × 2α = 0,01
χ² =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · Para que los observadores registren las mismas conductas de forma consistente, lo que mejora la fiabilidad

Por qué esta es la respuesta

Unas categorías claras y observables (por ejemplo, «golpea con la mano abierta») reducen el juicio subjetivo y aumentan la fiabilidad entre observadores.

Respuesta

A · Para que los observadores registren las mismas conductas de forma consistente, lo que mejora la fiabilidad
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: C · Triangulación

Por qué esta es la respuesta

La triangulación usa múltiples métodos, fuentes o investigadores. La coincidencia entre ellos aumenta la confianza en la validez de los hallazgos.

Respuesta

C · Triangulación
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 6,124

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 = 255/5 = 51

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 2² + (−7)² + 5² + 6² + (−6)² = 150

Desviación típica

s = √(150/4) = 6,124

Respuesta

s = 6,124
4.Estadística descriptiva

Respuesta: z = 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.

Tipificar

z = (80 − 70)/5 = 2

Respuesta

z = 2
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: E(G) = 0,4 €

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: 3 (p = 0,25), 19 (p = 0,02), −1 (p = 0,73)

Valor esperado

E(G) = 3·0,25 + 19·0,02 − 1·0,73 = 0,4 €

Respuesta

E(G) = 0,4 €

Un valor positivo significa que ganas dinero de media.

7.Distribución normal

Respuesta: z = 0,9

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 − 0,1841 = 0,8159

Lee la tabla de z al revés

Busca 0,8159 dentro de la tabla y lee z.

z = 0,90

Respuesta

z = 0,90
8.Distribución normal

Respuesta: x = 527 h

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) = 0,75

z según la tabla

z ≈ 0,67

De vuelta a las unidades originales

x = 500 + 0,67·40 = 527 h

Respuesta

x = 527 h
9.Intervalos de confianza

Respuesta: E₂ = 4,7

Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.

Relación de márgenes

E₂/E₁ = (2,576/2,576)·√(36/144) = 0,5

Nuevo margen

E₂ = 9,4·0,5 = 4,7

Respuesta

E₂ = 4,7
10.Intervalos de confianza

Respuesta: límite inferior = 3,64 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 = (13·6² + 11·7²)/24 = 41,96
sp = 6,478

Margen de error

E = 1,711·6,478·√(1/14 + 1/12) = 4,36

Intervalo

8 ± 4,36 → [3,64, 12,36]

Respuesta

límite inferior = 3,64 kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 2,1

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 = 8/√36 = 8/6 = 1,333

Estadístico de contraste

t = (77,8 − 75)/1,333 = 2,1

Respuesta

t = 2,1
t0,025; df = 35 = 2,03

|t| > 2,03, así que se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: n = 246

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 = (1,96·4/0,5)² = 245,9

Redondear hacia arriba

n = 246

Respuesta

n = 246
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9563

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 = 204/5 = 40,8

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 110
Syy = Σ(y − ȳ)² = 330,8

Coeficiente de correlación

r = 110/√(40·330,8) = 0,9563

Respuesta

r = 0,9563
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: e = −4

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 = 15/5 = 3
ȳ = 298/5 = 59,6

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 76

Recta de regresión

b = 76/10 = 7,6
a = 59,6 − 7,6·3 = 36,8
ŷ = 36,8 + 7,6·x

Valor predicho

ŷ = 36,8 + 7,6·4,5 = 71

Residuo

e = 67 − 71 = −4

Respuesta

e = −4

El punto está por debajo de la recta.

15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: E = 36,79

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 = 99·68/183 = 36,79

Respuesta

E = 36,79
16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 6,806

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: 36, 24
edad 31–50: 36, 24
edad 51+: 24, 16

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (43 − 36)²/36 + (17 − 24)²/24 + (29 − 36)²/36 + (31 − 24)²/24 + (24 − 24)²/24 + (16 − 16)²/16
χ² = 6,806

Decisión

df = 2, χ²crit = 9,210
6,806 < 9,210

Respuesta

χ² = 6,806

χ² está por debajo del valor crítico, así que no se rechaza H₀: no hay evidencia significativa de relación.

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