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

El sesgo del experimentador se reduce de la forma más directa:

  1. AUsando una muestra mayor
  2. BUsando una hipótesis unilateral
  3. CHaciendo que recoja los datos un investigador que no conoce la hipótesis ni las condiciones
  4. DUsando solo voluntarios
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un investigador manipula el estado de ánimo proyectando una película triste y luego pide a los participantes que valoren lo tristes que se sienten antes de la tarea principal. ¿Por qué se incluye esta valoración?

  1. AComo comprobación de la manipulación, para confirmar que la VI funcionó como se pretendía
  2. BPara informar a los participantes de los objetivos
  3. CComo variable dependiente principal del estudio
  4. DPara contrabalancear el orden de las condiciones
3.Estadística descriptivaMedia
303540455055

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 33, 30, 57, 43, 32.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 100 y desviación típica 12. ¿Qué proporción P de valores está por encima de 85,6?

μ = 100σ = 12x = 85,6
P =
5.ProbabilidadMedia
rojas: 3azules: 9

Una bolsa tiene 3 bolas rojas y 9 azules. Sacas dos bolas sin devolver la primera. ¿Cuál es la probabilidad P de que las dos sean rojas?

3 / 9
P =
6.ProbabilidadDifícil
n = 6, p = 0,4: P(X = 2) = ?k0123456

Un examen tiene 6 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 2?

n = 6p = 0,4k = 2
P =
7.Distribución normalMedia
178181,85P = ?

Supón que las estaturas de los hombres adultos siguen una distribución normal con media 178 cm y desviación típica 7 cm. ¿Qué fracción está entre 178 y 181,85 cm? Da P como número decimal.

μ = 178σ = 7x1 = 178x2 = 181,85
P =
8.Distribución normalDifícil
157164171178185192199cmsuperior 90%

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 90 % superior sombreado quede a su derecha. Halla el punto de corte x.

μ = 178 cmσ = 7 cm90%
x = cm
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 30, s = 5LU = ?x̄ = 57E90%

Una muestra de 30 elementos tiene media 57 y desviación típica s = 5. La población es aproximadamente normal. Calcula el límite superior del intervalo de confianza del 90 % para la media.

n = 30x̄ = 57s = 590%t(29) = 1,699
límite superior =
10.Intervalos de confianzaDifícil
μ₁ − μ₂, t(10) = 2,2280L = ?Ux̄₁ − x̄₂E95%

Se prueban dos fertilizantes. Grupo de parcelas 1: 6 parcelas, rendimiento medio 80,5 kg, desviación típica 3 kg. Grupo de parcelas 2: 6 parcelas, media 81,5 kg, desviación típica 3 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 = 80,5s₁ = 3n₂ = 6x̄₂ = 81,5s₂ = 395%t(10) = 2,228
límite inferior = kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−1,961,96z = ?

Dos líneas de producción fabrican la misma pieza. Línea 1: una muestra de 30 piezas tiene una longitud media de 52,5 mm, y la desviación típica conocida de la línea es 3 mm. Línea 2: una muestra de 40 piezas tiene una media de 45 mm, con desviación típica conocida de 18 mm. Halla el estadístico de contraste z para H₀: μ₁ = μ₂, tomando la diferencia como x̄₁ − x̄₂ (línea 1 menos línea 2).

n₁ = 30x̄₁ = 52,5 mmσ₁ = 3 mmn₂ = 40x̄₂ = 45 mmσ₂ = 18 mm
z =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
z −1,64501,645

Una muestra de 49 medidas tiene media 101,5. La desviación típica poblacional es 12. Calcula el límite inferior L del intervalo de confianza del 90 % para la media.

x̄ = 101,5σ = 12n = 4990%
L =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy126222320417518611xy24610152025

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = antigüedad del coche en años e y = precio en miles de €. Halla el coeficiente de determinación r² de la recta de mínimos cuadrados.

n = 6
r² =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy24466138131017xy51051015ŷ = 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. ¿Para qué valor x predice la recta ŷ = 9?

n = 5ŷ = 9
x =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sin defectolevegraveTotalturno de día27313290turno de noche28452396Total557655186

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 = 96total de columna = 76N = 186
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 = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: C · Haciendo que recoja los datos un investigador que no conoce la hipótesis ni las condiciones

Por qué esta es la respuesta

Los experimentadores que conocen la hipótesis pueden influir sin querer en los participantes o en los registros. Los procedimientos de simple o doble ciego y las instrucciones estandarizadas lo reducen.

Respuesta

C · Haciendo que recoja los datos un investigador que no conoce la hipótesis ni las condiciones
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · Como comprobación de la manipulación, para confirmar que la VI funcionó como se pretendía

Por qué esta es la respuesta

Una comprobación de la manipulación verifica que la VI produjo el estado psicológico buscado. Sin ella, un resultado nulo podría significar que la manipulación falló.

Respuesta

A · Como comprobación de la manipulación, para confirmar que la VI funcionó como se pretendía
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 11,25

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 = 195/5 = 39

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = (−6)² + (−9)² + 18² + 4² + (−7)² = 506

Desviación típica

s = √(506/4) = 11,25

Respuesta

s = 11,25
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,8849

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 = −1,2

Tabla de la normal estándar

Φ(−1,2) = 0,1151
P = 1 − 0,1151 = 0,8849

Respuesta

P = 0,8849
5.Probabilidad

Respuesta: P = 0,04545

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 = 3/12 · 2/11 = 6/132 = 0,04545

Respuesta

P = 0,04545
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,311

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) = 15·0,42·0,64 = 15·0,16·0,1296 = 0,311

Respuesta

P = 0,311
7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,2088

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 = (178 − 178)/7 = 0
z₂ = (181,85 − 178)/7 = 0,55

Área entre ambos valores

P = Φ(0,55) − Φ(0) = 0,7088 − 0,5 = 0,2088

Respuesta

P = 0,2088
8.Distribución normal

Respuesta: x = 169 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) = 0,1

z según la tabla

z ≈ −1,28

De vuelta a las unidades originales

x = 178 − 1,28·7 = 169 cm

Respuesta

x = 169 cm
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = 58,55

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 = 29, t = 1,699

Margen de error

E = 1,699·5/√30 = 1,551

Intervalo

57 ± 1,551 → [55,45, 58,55]

Respuesta

límite superior = 58,55
10.Intervalos de confianza

Respuesta: límite inferior = −4,859 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 = (5·3² + 5·3²)/10 = 9
sp = 3

Margen de error

E = 2,228·3·√(1/6 + 1/6) = 3,859

Intervalo

−1 ± 3,859 → [−4,859, 2,859]

Respuesta

límite inferior = −4,859 kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: z = 2,588

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.

Error típico de la diferencia

SE = √(3²/30 + 18²/40) = √8,4 = 2,898

Estadístico de contraste

z = (52,5 − 45)/2,898 = 2,588

Respuesta

z = 2,588

|z| > 1,96, así que se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: L = 98,68

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).

Margen de error

E = 1,645·12/√49 = 2,82

Límite del intervalo

L = 101,5 − 2,82 = 98,68

Respuesta

L = 98,68
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r² = 0,904

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 = 114/6 = 19

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −45
Syy = Σ(y − ȳ)² = 128

Coeficiente de determinación

r² = −45²/(17,5·128) = 0,904

Respuesta

r² = 0,904

Aproximadamente el 90,4 % de la variación de y queda explicada por la recta.

14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: x = 5,03

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 = 53/5 = 10,6

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 66

Recta de regresión

b = 66/40 = 1,65
a = 10,6 − 1,65·6 = 0,7
ŷ = 0,7 + 1,65·x

Despeja x

x = (9 − 0,7)/1,65 = 5,03

Respuesta

x = 5,03
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: E = 39,23

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 = 96·76/186 = 39,23

Respuesta

E = 39,23
16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ²crit = 11,07

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 = 0,05) = 11,070

Respuesta

χ²crit = 11,070

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

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