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 diseño de medidas repetidas, los efectos de orden pueden controlarse mediante:

  1. AContrabalanceo
  2. BMuestreo aleatorio
  3. CSolo una muestra más grande
  4. DProcedimientos de simple ciego
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

En la teoría fundamentada (grounded theory), la recogida de datos continúa hasta que:

  1. ASe obtiene un valor p inferior a 0,05
  2. BSe ha entrevistado al menos a 1,000 participantes
  3. CSe alcanza la saturación teórica y los nuevos datos no aportan categorías nuevas
  4. DSe confirma la hipótesis original
3.Estadística descriptivaMedia
3540455055

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 41, 39, 35, 52, 58.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 60 y desviación típica 15. ¿Qué proporción P de valores está por encima de 45?

μ = 60σ = 15x = 45
P =
5.ProbabilidadMedia
xp(x)00,3510,320,35μ = 1

Para la distribución mostrada, halla la desviación típica σ de X.

x: 0, 1, 2p(x): 0,35, 0,3, 0,35
σ =
6.ProbabilidadDifícil
€p(x)−50,69150,3450,01

Jugar una partida cuesta 5 €. Ganas 20 € con probabilidad 0,3 y 50 € con probabilidad 0,01; en otro caso no ganas nada. La apuesta no se devuelve. Halla la ganancia neta esperada E(G) por partida.

apuesta = €5€20: p = 0,3€50: p = 0,01
E(G) = €
7.Distribución normalMedia
5377P = ?

Supón que las notas de un examen siguen una distribución normal con media 65 puntos y desviación típica 10 puntos. ¿Qué fracción está entre 53 y 77 puntos? Da P como número decimal.

μ = 65σ = 10x1 = 53x2 = 77
P =
8.Distribución normalDifícil
157164171178185192199cmsuperior 85%

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 85 % superior sombreado quede a su derecha. Halla el punto de corte x.

μ = 178 cmσ = 7 cm85%
x = cm
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 7, s = 16LU = ?x̄ = 40E99%

Una muestra de 7 elementos tiene media 40 y desviación típica s = 16. La población es aproximadamente normal. Calcula el límite superior del intervalo de confianza del 99 % para la media.

n = 7x̄ = 40s = 1699%t(6) = 3,707
límite superior =
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 32, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 195%

La desviación típica poblacional es 32. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 95 % para la media tenga un margen de error de como máximo 1?

σ = 32E = 195%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −2,13102,131

Una muestra de 16 estudiantes tiene una nota media de 46,9 y una desviación típica muestral de 4. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 50.

μ₀ = 50x̄ = 46,9s = 4n = 16
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
z −1,9601,96

Una muestra de 49 medidas tiene media 120,4. La desviación típica poblacional es 15. Calcula el límite inferior L del intervalo de confianza del 95 % para la media.

x̄ = 120,4σ = 15n = 4995%
L =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy337432537644741xy46354045

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = gasto en publicidad en miles de € e y = ventas en miles de €. Se dan sus sumas. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r a partir de estas sumas.

n = 5Σx = 25Σy = 191Σx² = 135Σy² = 7379Σxy = 975
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy328427532632742xy46303540ŷ = 27

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = gasto en publicidad en miles de € e y = ventas en miles de €. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. ¿Para qué valor x predice la recta ŷ = 27?

n = 5ŷ = 27
x =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sin defectolevegraveTotalturno de día10292160turno de noche14252160Total245442120

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 = 1202 × 3
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 comprueba si las frecuencias en 8 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 = 0,01.

α = 0,01
χ²crit =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · Contrabalanceo

Por qué esta es la respuesta

El contrabalanceo reparte por igual los efectos de práctica y fatiga entre las condiciones.

Respuesta

A · Contrabalanceo
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: C · Se alcanza la saturación teórica y los nuevos datos no aportan categorías nuevas

Por qué esta es la respuesta

La teoría fundamentada desarrolla la teoría de forma inductiva, recogiendo y codificando los datos a la vez, y deja de muestrear cuando los nuevos datos ya no desarrollan las categorías.

Respuesta

C · Se alcanza la saturación teórica y los nuevos datos no aportan categorías nuevas
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 9,618

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 = 225/5 = 45

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = (−4)² + (−6)² + (−10)² + 7² + 13² = 370

Desviación típica

s = √(370/4) = 9,618

Respuesta

s = 9,618
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: σ = 0,8367

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.

Media

μ = 0·0,35 + 1·0,3 + 2·0,35 = 1

Media de los cuadrados

E(X²) = 0·0,35 + 1·0,3 + 4·0,35 = 1,7

Varianza

Var(X) = 1,7 − 1² = 0,7
σ = √0,7 = 0,8367

Respuesta

σ = 0,8367
6.Probabilidad

Respuesta: E(G) = 1,5 €

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: 15 (p = 0,3), 45 (p = 0,01), −5 (p = 0,69)

Valor esperado

E(G) = 15·0,3 + 45·0,01 − 5·0,69 = 1,5 €

Respuesta

E(G) = 1,5 €

Un valor positivo significa que ganas dinero de media.

7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,7699

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 = (53 − 65)/10 = −1,2
z₂ = (77 − 65)/10 = 1,2

Área entre ambos valores

P = Φ(1,2) − Φ(−1,2) = 0,8849 − 0,1151 = 0,7699

Respuesta

P = 0,7699
8.Distribución normal

Respuesta: x = 170,7 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) = 0,15

z según la tabla

z ≈ −1,04

De vuelta a las unidades originales

x = 178 − 1,04·7 = 170,7 cm

Respuesta

x = 170,7 cm
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = 62,42

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 = 6, t = 3,707

Margen de error

E = 3,707·16/√7 = 22,42

Intervalo

40 ± 22,42 → [17,58, 62,42]

Respuesta

límite superior = 62,42
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 3934

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 = (1,96·32/1)² = 3934

Redondear hacia arriba

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

n = 3934

Respuesta

n = 3934
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = −3,1

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/√16 = 4/4 = 1

Estadístico de contraste

t = (46,9 − 50)/1 = −3,1

Respuesta

t = −3,1
t0,025; df = 15 = 2,131

|t| > 2,131, así que se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: L = 116,2

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 = 1,96·15/√49 = 4,2

Límite del intervalo

L = 120,4 − 4,2 = 116,2

Respuesta

L = 116,2
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,695

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.

Sumas centradas

Sxy = 975 − 25·191/5 = 20
Sxx = 135 − 25²/5 = 10
Syy = 7379 − 191²/5 = 82,8

Coeficiente de correlación

r = 20/√(10·82,8) = 0,695

Respuesta

r = 0,695
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: x = 3,424

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 = 25/5 = 5
ȳ = 161/5 = 32,2

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 33

Recta de regresión

b = 33/10 = 3,3
a = 32,2 − 3,3·5 = 15,7
ŷ = 15,7 + 3,3·x

Despeja x

x = (27 − 15,7)/3,3 = 3,424

Respuesta

x = 3,424
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 0,963

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

turno de día: 60·24/120 = 12, 60·54/120 = 27, 60·42/120 = 21
turno de noche: 60·24/120 = 12, 60·54/120 = 27, 60·42/120 = 21

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (10 − 12)²/12 + (29 − 27)²/27 + (21 − 21)²/21 + (14 − 12)²/12 + (25 − 27)²/27 + (21 − 21)²/21
χ² = 0,963

Respuesta

χ² = 0,963

gl = 2. Con α = 0,05 el valor crítico es 5,991, así que H₀ (independencia) no se rechaza.

16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ²crit = 16,81

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.

Grados de libertad

df = 8 − 1 − 1 = 6

Tabla

χ²crit(df = 6, α = 0,01) = 16,812

Respuesta

χ²crit = 16,812

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

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