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 intervalo de confianza del 95% para una media de 50 va de 46 a 54. ¿Cuál es la interpretación más precisa?

  1. AEl 95% de los participantes individuales de la muestra obtuvo entre 46 y 54 en la medida
  2. BEl procedimiento usado produce intervalos que contienen la media verdadera el 95% de las veces
  3. CHay un 95% de probabilidad de que la media muestral sea 50
  4. DEl resultado no es significativo
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un estudio encuentra que el efecto del estrés sobre la enfermedad es más débil en personas con un fuerte apoyo social. El apoyo social actúa como:

  1. AVariable dependiente
  2. BVariable de confusión
  3. CModerador
  4. DMediador
3.Estadística descriptivaMedia
15202530354045

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 31, 45, 49, 13, 29, 11.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 500 y desviación típica 40. ¿Qué proporción P de valores está por encima de 540?

μ = 500σ = 40x = 540
P =
5.ProbabilidadMedia
P(al menos un seis) = ??1?2?3?4P(seis) = 1/6 en cada lanzamiento

Se lanza un dado equilibrado 4 veces. ¿Cuál es la probabilidad P de sacar al menos un seis?

n = 4
P =
6.ProbabilidadDifícil
n = 11, p = 0,6: P(X ≤ 1) = ?k01234567891011

Se prueban 11 componentes y cada uno falla con probabilidad 0,6, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de que falle como mucho uno?

n = 11p = 0,6
P =
7.Distribución normalMedia
250 kg247,6 kgT = X₁ + … + X₁₀?

Las masas de sacos de cemento son independientes y normales con media 25 kg y desviación típica 0,5 kg. Halla la probabilidad P de que la masa total de 10 de ellos supere 247,6 kg. Redondea z a dos decimales.

μ = 25 kgσ = 0,5 kgn = 10> 247,6 kg
P =
8.Distribución normalDifícil
μ = 100x = ?95%

Supón que las puntuaciones de CI siguen una distribución normal con media 100 puntos y desviación típica 15 puntos. Halla el valor x por debajo del cual queda el 95 % de los datos (el percentil 95).

μ = 100σ = 15P = 95%
x = puntos
9.Intervalos de confianzaMedia
x̄E₁ = 7,290%, n = 36x̄E₂ = ?95%, n = 36

Un intervalo de confianza del 90 % para una media, basado en 36 observaciones y una σ conocida, tiene un margen de error de 7,2. ¿Cuál es el margen de error E₂ de un intervalo del 95 % con los mismos datos?

90%n₁ = 36E₁ = 7,295%
E₂ =
10.Intervalos de confianzaDifícil
p ≈ 0,3, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0190%

Un estudio piloto indica que aproximadamente 0,3 de los productos son defectuosos. ¿Cuántos productos n hay que inspeccionar para que un intervalo de confianza del 90 % para la proporción tenga un margen de error de como máximo 0,01?

p ≈ 0,3E = 0,0190%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −1,98401,984

Una muestra de 100 estudiantes tiene una nota media de 499,6 y una desviación típica muestral de 4. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 500.

μ₀ = 500x̄ = 499,6s = 4n = 100
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
z −1,9601,96

Una muestra de 49 medidas tiene media 101,7. La desviación típica poblacional es 5. Calcula el límite inferior L del intervalo de confianza del 95 % para la media.

x̄ = 101,7σ = 5n = 4995%
L =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy140247351454557xy244050

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = horas de estudio e y = nota del examen. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy1762207623104261182912132146xy202530100150ŷ = 137

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. ¿Para qué valor x predice la recta ŷ = 137?

n = 6ŷ = 137
x =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
mejoróno mejoróTotalfármaco nuevo241640placebo281240Total522880

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 = 802 × 2
χ² =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil

Se realiza una prueba de chi cuadrado de independencia sobre una tabla de contingencia con 2 filas y 3 columnas (sin contar los totales). ¿Cuántos grados de libertad df tiene la prueba?

2 × 3
df =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: B · El procedimiento usado produce intervalos que contienen la media verdadera el 95% de las veces

Por qué esta es la respuesta

Un IC del 95% da un rango de valores plausibles para el parámetro poblacional. Los intervalos más estrechos, obtenidos con muestras mayores, indican estimaciones más precisas.

Respuesta

B · El procedimiento usado produce intervalos que contienen la media verdadera el 95% de las veces
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: C · Moderador

Por qué esta es la respuesta

Un moderador altera la fuerza o la dirección de la relación entre dos variables. Un mediador explica el mecanismo por el que una variable afecta a otra.

Respuesta

C · Moderador
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 15,73

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 = 178/6 = 29,67

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 1,333² + 15,33² + 19,33² + (−16,67)² + (−0,6667)² + (−18,67)² = 1237

Desviación típica

s = √(1237/5) = 15,73

Respuesta

s = 15,73
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,1587

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) = 0,8413
P = 1 − 0,8413 = 0,1587

Respuesta

P = 0,1587
5.Probabilidad

Respuesta: P = 0,5177

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)4 = 0,4823
P = 1 − 0,4823 = 0,5177

Respuesta

P = 0,5177
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,000734

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.

Cero y un fallo

P(X = 0) = 0,411 = 4,194 × 10⁻⁵
P(X = 1) = 11·0,6·0,410 = 0,0006921

Súmalas

P = 4,194 × 10⁻⁵ + 0,0006921 = 0,000734

Respuesta

P = 0,000734
7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,9357

Sumas y diferencias de variables normales: si X e Y son independientes y normales, X + Y y X − Y también son normales. Las medias se suman o se restan: E(X ± Y) = μX ± μY. Las varianzas siempre se suman, también en una diferencia: Var(X ± Y) = σX² + σY², así que σ = √(σX² + σY²). Las desviaciones típicas nunca se suman directamente. El total de n elementos independientes con la misma distribución tiene media n·μ y desviación típica σ·√n. Después estandariza como de costumbre: z = (x − media)/σ y lee Φ(z).

Distribución del total

μT = 250 kg, σT = 0,5·√10 = 1,581 kg

Tipificar

z = (247,6 − 250)/1,581 = −1,52

Probabilidad

P = 1 − Φ(−1,52) = 0,9357

Respuesta

P = 0,9357
8.Distribución normal

Respuesta: x = 124,7 puntos

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.

z del percentil

Φ(z) = 0,95 → z = 1,645

Vuelta a x

x = 100 + 1,645·15 = 124,67 puntos

Respuesta

x = 124,67 puntos
9.Intervalos de confianza

Respuesta: E₂ = 8,579

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 = (1,96/1,645)·√(36/36) = 1,191

Nuevo margen

E₂ = 7,2·1,191 = 8,579

Respuesta

E₂ = 8,579
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 5683

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.

Despejar n

n = 1,645²·0,3·0,7/0,01² = 5683

Redondear hacia arriba

n = 5683

Respuesta

n = 5683
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = −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 = 4/√100 = 4/10 = 0,4

Estadístico de contraste

t = (499,6 − 500)/0,4 = −1

Respuesta

t = −1
t0,025; df = 99 = 1,984

|t| < 1.984, así que no se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: L = 100,3

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 = 1,96·5/√49 = 1,4

Límite del intervalo

L = 101,7 − 1,4 = 100,3

Respuesta

L = 100,3
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9806

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 = 249/5 = 49,8

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 41
Syy = Σ(y − ȳ)² = 174,8

Coeficiente de correlación

r = 41/√(10·174,8) = 0,9806

Respuesta

r = 0,9806
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: x = 30,5

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 = 147/6 = 24,5
ȳ = 627/6 = 104,5

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 853,5

Recta de regresión

b = 853,5/157,5 = 5,419
a = 104,5 − 5,419·24,5 = −28,27
ŷ = −28,27 + 5,419·x

Despeja x

x = (137 − (−28,27))/5,419 = 30,5

Respuesta

x = 30,5
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 0,8791

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: 40·52/80 = 26, 40·28/80 = 14
placebo: 40·52/80 = 26, 40·28/80 = 14

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (24 − 26)²/26 + (16 − 14)²/14 + (28 − 26)²/26 + (12 − 14)²/14
χ² = 0,8791

Respuesta

χ² = 0,8791

gl = 1. Con α = 0,05 el valor crítico es 3,841, así que H₀ (independencia) no se rechaza.

16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: df = 2

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 = (2 − 1)·(3 − 1) = 2

Respuesta

df = 2

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