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 análisis de contenido, la fiabilidad entre evaluadores se comprueba:

  1. AUsando una muestra más grande de materiales
  2. BCodificando el material dos veces en un día
  3. CHaciendo que dos investigadores codifiquen el mismo material y comparando los resultados
  4. DPreguntando después a los participantes si la codificación que el investigador ha hecho de su material es correcta
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un estudio halla que los estudiantes que duermen más tienen mejores notas. ¿Qué cambio de diseño permitiría mejor una conclusión causal?

  1. AMedir las notas con más precisión
  2. BAsignar aleatoriamente a los estudiantes a distintos horarios de sueño
  3. CPedir a los estudiantes que informen de su sueño dos veces y promediar ambos informes
  4. DEncuestar a más estudiantes
3.Estadística descriptivaMedia
101520253035404550

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 36, 48, 32, 10, 52.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 500 y desviación típica 75. ¿Qué proporción P de valores está por encima de 462,5?

μ = 500σ = 75x = 462,5
P =
5.ProbabilidadMedia
rojas: 8azules: 3

Una bolsa tiene 8 bolas rojas y 3 azules. Sacas dos bolas sin devolver la primera. ¿Cuál es la probabilidad P de que las dos sean rojas?

8 / 3
P =
6.ProbabilidadDifícil
n = 11, p = 0,7: P(X = 4) = ?k01234567891011

Un examen tiene 11 preguntas de opción múltiple. Una estudiante que contesta al azar acierta cada una con probabilidad 0,7, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de acertar exactamente 4?

n = 11p = 0,7k = 4
P =
7.Distribución normalMedia
2042,8P = ?

Supón que los tiempos de entrega siguen una distribución normal con media 32 min y desviación típica 6 min. ¿Qué fracción está entre 20 y 42,8 min? Da P como número decimal.

μ = 32σ = 6x1 = 20x2 = 42,8
P =
8.Distribución normalDifícil
μ = 500x = ?5%

Supón que las duraciones de las baterías siguen una distribución normal con media 500 h y desviación típica 40 h. Halla el valor x por debajo del cual queda el 5 % de los datos (el percentil 5).

μ = 500σ = 40P = 5%
x = h
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 15, s = 7,5LU = ?x̄ = 30,5E99%

Una muestra de 15 elementos tiene media 30,5 y desviación típica s = 7,5. La población es aproximadamente normal. Calcula el límite superior del intervalo de confianza del 99 % para la media.

n = 15x̄ = 30,5s = 7,599%t(14) = 2,977
límite superior =
10.Intervalos de confianzaDifícil
n = 16σ = ?Us = 2,295%

Los diámetros de 16 ejes mecanizados tienen una desviación típica muestral de 2,2 µm. Suponiendo que los diámetros siguen una distribución normal, halla el límite inferior σ del intervalo de confianza del 95 % para la desviación típica poblacional. Con gl = 15, el 2,5 % de la distribución χ² queda por debajo de 6,262 y el 2,5 % queda por encima de 27,488.

n = 16s = 2,2 µmχ² = 6,262, 27,488
σ = µm
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−2,1792,179t = ?df = 12

13 empleados hacen una prueba de mecanografía antes y después de un curso de formación. Para cada persona se registra la diferencia d = después − antes (palabras por minuto). La diferencia media es 1,58 y la desviación típica de las diferencias es 1,9. Halla el estadístico del contraste para datos emparejados t para H₀: μd = 0.

n = 13d̄ = 1,58sd = 1,9
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
σ = 8, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,590%

¿Qué tamaño debe tener una muestra para que el intervalo de confianza del 90 % para una media tenga un margen de error de como mucho 0,5? La desviación típica es 8. Calcula el menor tamaño muestral n.

σ = 8E = 0,590%
n =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy284166238321040xy51010203040

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = carga en kN e y = alargamiento en mm. Se dan sus sumas. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r a partir de estas sumas.

n = 5Σx = 30Σy = 119Σx² = 220Σy² = 3473Σxy = 874
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy34355475996611711376xy51060x = 6

La tabla da 6 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. Se hace una nueva observación (6, 57). Halla su residuo e = y − ŷ.

n = 6(6, 57)
e =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sin defectolevegraveTotalturno de día216118100turno de noche11113860Total327256160

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 = 1602 × 3
χ² =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil

Una prueba de chi cuadrado de bondad de ajuste comprueba si las frecuencias en 5 categorías siguen una distribución de Poisson cuya media se estima a partir de los mismos datos. ¿Cuántos grados de libertad df tiene la prueba?

k = 5
df =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: C · Haciendo que dos investigadores codifiquen el mismo material y comparando los resultados

Por qué esta es la respuesta

Si codificadores independientes producen códigos similares para los mismos datos (alto acuerdo o correlación), el esquema de codificación es fiable.

Respuesta

C · Haciendo que dos investigadores codifiquen el mismo material y comparando los resultados
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: B · Asignar aleatoriamente a los estudiantes a distintos horarios de sueño

Por qué esta es la respuesta

Solo manipular el sueño con asignación aleatoria controla terceras variables y permite una inferencia causal, dentro de los límites éticos.

Respuesta

B · Asignar aleatoriamente a los estudiantes a distintos horarios de sueño
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 16,52

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 = 178/5 = 35,6

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 0,4² + 12,4² + (−3,6)² + (−25,6)² + 16,4² = 1091

Desviación típica

s = √(1091/4) = 16,52

Respuesta

s = 16,52
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,6915

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 = 1 − 0,3085 = 0,6915

Respuesta

P = 0,6915
5.Probabilidad

Respuesta: P = 0,5091

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 = 8/11 · 7/10 = 56/110 = 0,5091

Respuesta

P = 0,5091
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,01733

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 = 4) = 330·0,74·0,37 = 330·0,2401·0,0002187 = 0,01733

Respuesta

P = 0,01733
7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,9413

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 = (20 − 32)/6 = −2
z₂ = (42,8 − 32)/6 = 1,8

Área entre ambos valores

P = Φ(1,8) − Φ(−2) = 0,9641 − 0,02275 = 0,9413

Respuesta

P = 0,9413
8.Distribución normal

Respuesta: x = 434,2 h

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) = 0,05 → z = −1,645

Vuelta a x

x = 500 + −1,645·40 = 434,2 h

Respuesta

x = 434,2 h
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = 36,26

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 = 14, t = 2,977

Margen de error

E = 2,977·7,5/√15 = 5,765

Intervalo

30,5 ± 5,765 → [24,74, 36,26]

Respuesta

límite superior = 36,26
10.Intervalos de confianza

Respuesta: σ = 1,625 µm

Intervalo para una varianza: (n − 1)s²/σ² sigue una distribución χ² con n − 1 grados de libertad. El intervalo del 95 % para σ² va desde (n − 1)s² dividido entre el valor χ² superior (con el 2,5 % por encima) hasta (n − 1)s² dividido entre el valor χ² inferior (con el 2,5 % por debajo); el intervalo para σ es la raíz cuadrada de ambos límites. No es simétrico respecto a s.

Suma de cuadrados

(n − 1)s² = 15·2,2² = 72,6

Límites para σ²

72,6/27,488 = 2,641
72,6/6,262 = 11,59

Límite para σ

σ = √2,641 = 1,625 µm

Respuesta

σ = 1,625 µm

Intervalo del 95 % para σ: [1,625, 3,405] µm.

11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 2,998

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

Error típico de la diferencia media

SE = 1,9/√13 = 0,527

Estadístico de contraste

t = 1,58/0,527 = 2,998

Respuesta

t = 2,998

Con gl = 12, el valor crítico bilateral al 5 % es 2,179; |t| es mayor, así que se rechaza H₀.

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: n = 693

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 = (1,645·8/0,5)² = 692,7

Redondear hacia arriba

n = 693

Respuesta

n = 693
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9994

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 = 874 − 30·119/5 = 160
Sxx = 220 − 30²/5 = 40
Syy = 3473 − 119²/5 = 640,8

Coeficiente de correlación

r = 160/√(40·640,8) = 0,9994

Respuesta

r = 0,9994
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: e = 1,871

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 = 48/6 = 8
ȳ = 369/6 = 61,5

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 223

Recta de regresión

b = 223/70 = 3,186
a = 61,5 − 3,186·8 = 36,01
ŷ = 36,01 + 3,186·x

Valor predicho

ŷ = 36,01 + 3,186·6 = 55,13

Residuo

e = 57 − 55,13 = 1,871

Respuesta

e = 1,871

El punto está por encima de la recta.

15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 37,32

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: 100·32/160 = 20, 100·72/160 = 45, 100·56/160 = 35
turno de noche: 60·32/160 = 12, 60·72/160 = 27, 60·56/160 = 21

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (21 − 20)²/20 + (61 − 45)²/45 + (18 − 35)²/35 + (11 − 12)²/12 + (11 − 27)²/27 + (38 − 21)²/21
χ² = 37,32

Respuesta

χ² = 37,32

gl = 2. Con α = 0,05 el valor crítico es 5,991, así que H₀ (independencia) se rechaza.

16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: df = 3

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 = 5 − 1 − 1 = 3

Respuesta

df = 3

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