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

La validez interna se refiere a:

  1. ASi los resultados se generalizan más allá del estudio a otras poblaciones, contextos y momentos
  2. BSi a los participantes les pareció interesante el estudio
  3. CSi una prueba da los mismos resultados a lo largo del tiempo
  4. DSi el efecto observado lo causó realmente la VI y no otros factores
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

¿Por qué muchos investigadores sostienen que los valores p deben presentarse junto con los tamaños del efecto y los intervalos de confianza?

  1. ALos intervalos de confianza solo se necesitan en la investigación cualitativa
  2. BUn valor p no indica lo grande ni lo preciso que es el efecto
  3. CLos valores p muestran la probabilidad de que la hipótesis sea verdadera
  4. DLos tamaños del efecto hacen que el tamaño muestral sea irrelevante para la significación
3.Estadística descriptivaMedia
152025303540455055

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 33, 42, 57, 14, 51, 13.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 70 y desviación típica 8. ¿Qué proporción P de valores está por debajo de 66?

μ = 70σ = 8x = 66
P =
5.ProbabilidadMedia
rojas: 6azules: 5

Una bolsa tiene 6 bolas rojas y 5 azules. Sacas dos bolas sin devolver la primera. ¿Cuál es la probabilidad P de que las dos sean rojas?

6 / 5
P =
6.ProbabilidadDifícil
€p(x)−20,8460,15380,01

Jugar una partida cuesta 2 €. Ganas 8 € con probabilidad 0,15 y 40 € 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 = €2€8: p = 0,15€40: p = 0,01
E(G) = €
7.Distribución normalMedia
−3−2−10123zárea sombreada a la derecha de z = 0,0548

Arrastra z para que el área sombreada bajo la curva normal estándar, a la derecha de z, sea 0,0548. Halla z con dos decimales.

A = 0,0548
z =
8.Distribución normalDifícil
μ = 65x = ?10%

Supón que las notas de un examen siguen una distribución normal con media 65 puntos y desviación típica 10 puntos. Halla el valor x por debajo del cual queda el 10 % de los datos (el percentil 10).

μ = 65σ = 10P = 10%
x = puntos
9.Intervalos de confianzaMedia
μ₁ − μ₂0LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

Se compara la duración de la batería de dos modelos de móvil. Modelo 1: 80 móviles, media 134,5 h, desviación típica conocida 12 h. Modelo 2: 60 móviles, media 124 h, desviación típica conocida 17 h. Halla el margen de error E del intervalo de confianza del 90 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 80x̄₁ = 134,5 hσ₁ = 12 hn₂ = 60x̄₂ = 124 hσ₂ = 17 h90%
E = h
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 2, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,595%

La desviación típica poblacional es 2. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 95 % para la media tenga un margen de error de como máximo 0,5?

σ = 2E = 0,595%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −1,98401,984

Una muestra de 100 estudiantes tiene una nota media de 120,5 y una desviación típica muestral de 4. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 120.

μ₀ = 120x̄ = 120,5s = 4n = 100
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
μ₀x̄c

Se hace un contraste z unilateral de H₀: μ = 200 frente a H₁: μ < 200 con α = 0.05 y una muestra de 100; se sabe que la desviación típica es 20. En realidad la media es 195.4. Halla la probabilidad de un error de tipo II β en porcentaje.

μ₀ = 200μ = 195,4σ = 20n = 100α = 0,05
β = %
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy256362466569667xy24655606570

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
xy176819802179239225104xy202580100x = 24

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = temperatura en °C e y = helados vendidos. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. Predice ŷ para x = 24.

n = 5x = 24
ŷ =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
autobúsbicicletacocheTotalestudiantes7132040personal215029100Total286349140

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 × 3
χ² =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil
sínoTotaledad 18–30542680edad 31–50402060edad 51+384280Total13288220dfα = 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 = 0,05 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 = 2203 × 2α = 0,05
χ² =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: D · Si el efecto observado lo causó realmente la VI y no otros factores

Por qué esta es la respuesta

Una validez interna alta significa que se han descartado explicaciones alternativas, como variables de confusión, características de la demanda o sesgo del experimentador. La validez externa se refiere a la generalización.

Respuesta

D · Si el efecto observado lo causó realmente la VI y no otros factores
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: B · Un valor p no indica lo grande ni lo preciso que es el efecto

Por qué esta es la respuesta

Un valor p depende mucho del tamaño muestral y solo indica lo sorprendentes que son los datos bajo la hipótesis nula. Los tamaños del efecto muestran la magnitud y los intervalos, la precisión.

Respuesta

B · Un valor p no indica lo grande ni lo preciso que es el efecto
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 18,54

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 = 210/6 = 35

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = (−2)² + 7² + 22² + (−21)² + 16² + (−22)² = 1718

Desviación típica

s = √(1718/5) = 18,54

Respuesta

s = 18,54
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,3085

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 = −0,5

Tabla de la normal estándar

Φ(−0,5) = 0,3085
P = 0,3085

Respuesta

P = 0,3085
5.Probabilidad

Respuesta: P = 0,2727

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 = 6/11 · 5/10 = 30/110 = 0,2727

Respuesta

P = 0,2727
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: 6 (p = 0,15), 38 (p = 0,01), −2 (p = 0,84)

Valor esperado

E(G) = 6·0,15 + 38·0,01 − 2·0,84 = −0,4 €

Respuesta

E(G) = −0,4 €

Un valor negativo significa que pierdes dinero de media.

7.Distribución normal

Respuesta: z = 1,6

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 − 0,0548 = 0,9452

Lee la tabla de z al revés

Busca 0,9452 dentro de la tabla y lee z.

z = 1,60

Respuesta

z = 1,60
8.Distribución normal

Respuesta: x = 52,18 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) = 0,1 → z = −1,282

Vuelta a x

x = 65 + −1,282·10 = 52,18 puntos

Respuesta

x = 52,18 puntos
9.Intervalos de confianza

Respuesta: E = 4,231 h

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.

Estimación puntual

x̄₁ − x̄₂ = 134,5 − 124 = 10,5

Error típico

SE = √(12²/80 + 17²/60) = 2,572

Margen de error

E = 1,645·2,572 = 4,231

Respuesta

E = 4,231 h

El intervalo no contiene el 0, así que las medias difieren significativamente.

10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 62

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 = (1,96·2/0,5)² = 61,47

Redondear hacia arriba

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

n = 62

Respuesta

n = 62
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 1,25

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 = (120,5 − 120)/0,4 = 1,25

Respuesta

t = 1,25
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: β = 25,62 %

Potencia de un contraste: potencia = 1 − β es la probabilidad de rechazar H₀ cuando es falsa. Halla el valor de corte x̄c a partir de μ₀ y z_α y después calcula la probabilidad de caer más allá de x̄c usando la media verdadera: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

Media muestral crítica

SE = 20/√100 = 2
x̄c = 200 − 1,645·2 = 196,7

z con la media verdadera

z = (196,7 − 195,4)/2 = 0,655

Error de tipo II

potencia = P(Z < 0.655) = 74.38%
β = 100% − 74,38% = 25,62%

Respuesta

β = 25,62%
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,8907

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 = 20/5 = 4
ȳ = 320/5 = 64

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 29
Syy = Σ(y − ȳ)² = 106

Coeficiente de correlación

r = 29/√(10·106) = 0,8907

Respuesta

r = 0,8907
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: ŷ = 97,2

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 = 105/5 = 21
ȳ = 423/5 = 84,6

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 168

Recta de regresión

b = 168/40 = 4,2
a = 84,6 − 4,2·21 = −3,6
ŷ = −3,6 + 4,2·x

Predicción

ŷ = −3,6 + 4,2·24 = 97,2

Respuesta

ŷ = 97,2
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 5,719

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

estudiantes: 40·28/140 = 8, 40·63/140 = 18, 40·49/140 = 14
personal: 100·28/140 = 20, 100·63/140 = 45, 100·49/140 = 35

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (7 − 8)²/8 + (13 − 18)²/18 + (20 − 14)²/14 + (21 − 20)²/20 + (50 − 45)²/45 + (29 − 35)²/35
χ² = 5,719

Respuesta

χ² = 5,719

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: χ² = 8,194

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: 48, 32
edad 31–50: 36, 24
edad 51+: 48, 32

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (54 − 48)²/48 + (26 − 32)²/32 + (40 − 36)²/36 + (20 − 24)²/24 + (38 − 48)²/48 + (42 − 32)²/32
χ² = 8,194

Decisión

df = 2, χ²crit = 5,991
8,194 > 5,991

Respuesta

χ² = 8,194

χ² está por encima del valor crítico, así que se rechaza H₀: las variables parecen estar relacionadas.

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