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

Operacionalizar significa:

  1. ARealizar la investigación en un entorno operativo real, como un hospital
  2. BDefinir las variables de forma precisa y medible
  3. CElegir una prueba estadística
  4. DDar instrucciones a los participantes
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Dos observadores registran actos agresivos en un patio de recreo y sus recuentos correlacionan con r = 0,45. ¿Qué debe hacer el investigador?

  1. AAceptar los datos porque basta con cualquier correlación positiva
  2. BAfinar las categorías de conducta y entrenar a los observadores, y volver a comprobar el acuerdo
  3. CUsar solo el mayor de los dos recuentos
  4. DPasar a una hipótesis unilateral
3.Estadística descriptivaMedia
3540455055

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 56, 31, 41, 48, 46.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 100 y desviación típica 5. ¿Qué proporción P de valores está por debajo de 92,5?

μ = 100σ = 5x = 92,5
P =
5.ProbabilidadMedia
xp(x)00,310,120,1530,1540,3μ = 2,05

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

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,3, 0,1, 0,15, 0,15, 0,3
σ =
6.ProbabilidadDifícil
xp(x)10,220,3530,3540,1μ

X tiene la distribución mostrada, y Y = −2X + 10. Halla la desviación típica σY de Y.

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,2, 0,35, 0,35, 0,1Y = −2X + 10
σY =
7.Distribución normalMedia
−3−2−10123zárea sombreada a la derecha de z = 0,0392

Arrastra z para que el área sombreada bajo la curva normal estándar, a la derecha de z, sea 0,0392. Halla z con dos decimales.

A = 0,0392
z =
8.Distribución normalDifícil
380420460500540580620hsuperior 75%

Para las duraciones de las baterías, la distribución es normal, con media 500 h y desviación típica 40 h. Arrastra el punto de corte para que el 75 % superior sombreado quede a su derecha. Halla el punto de corte x.

μ = 500 hσ = 40 h75%
x = h
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 77,5 h, desviación típica conocida 20 h. Modelo 2: 30 móviles, media 86,5 h, desviación típica conocida 8 h. Halla el margen de error E del intervalo de confianza del 90 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 80x̄₁ = 77,5 hσ₁ = 20 hn₂ = 30x̄₂ = 86,5 hσ₂ = 8 h90%
E = h
10.Intervalos de confianzaDifícil
μ₁ − μ₂, t(15) = 2,1310LU = ?x̄₁ − x̄₂E95%

Se prueban dos fertilizantes. Grupo de parcelas 1: 12 parcelas, rendimiento medio 90,5 kg, desviación típica 4 kg. Grupo de parcelas 2: 5 parcelas, media 97,5 kg, desviación típica 5,5 kg. Supón varianzas iguales (t con varianza combinada, gl = n₁ + n₂ − 2). Halla el límite superior del intervalo de confianza del 95 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 12x̄₁ = 90,5s₁ = 4n₂ = 5x̄₂ = 97,5s₂ = 5,595%t(15) = 2,131
límite superior = kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−2,2282,228t = ?df = 10

Se comparan dos métodos de enseñanza. Grupo 1: 7 estudiantes, nota media 85,5, desviación típica 5,5. Grupo 2: 5 estudiantes, nota media 83,2, desviación típica 5,5. Supón varianzas poblacionales iguales y usa el contraste t de dos muestras con varianza combinada. Halla el estadístico de contraste t para H₀: μ₁ = μ₂, tomando la diferencia como x̄₁ − x̄₂ (grupo 1 menos grupo 2).

n₁ = 7x̄₁ = 85,5s₁ = 5,5n₂ = 5x̄₂ = 83,2s₂ = 5,5
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
z −1,64501,645

Una muestra de 64 medidas tiene media 118,5. La desviación típica poblacional es 12. Calcula el límite superior U del intervalo de confianza del 90 % para la media.

x̄ = 118,5σ = 12n = 6490%
U =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy355461561664775875xy4686070

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = horas de estudio e y = nota del examen. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r.

n = 6
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy3475597669671174xy510506070x = 8

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = horas de estudio e y = nota del examen. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. Predice ŷ para x = 8.

n = 5x = 8
ŷ =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
autobúsbicicletacocheTotalestudiantes1282040personal18222060Total303040100

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 = 1002 × 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 compara las frecuencias observadas en 3 categorías con proporciones esperadas totalmente especificadas (no se estima ningún parámetro a partir de los 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: B · Definir las variables de forma precisa y medible

Por qué esta es la respuesta

Operacionalizar las variables convierte conceptos abstractos en medidas concretas para que la investigación pueda replicarse.

Respuesta

B · Definir las variables de forma precisa y medible
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: B · Afinar las categorías de conducta y entrenar a los observadores, y volver a comprobar el acuerdo

Por qué esta es la respuesta

Una baja fiabilidad entre observadores significa que las categorías se aplican de forma inconsistente. Unas definiciones operacionales más claras y sesiones de práctica deberían aumentar el acuerdo antes de la recogida de datos principal.

Respuesta

B · Afinar las categorías de conducta y entrenar a los observadores, y volver a comprobar el acuerdo
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 9,236

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 = 222/5 = 44,4

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 11,6² + (−13,4)² + (−3,4)² + 3,6² + 1,6² = 341,2

Desviación típica

s = √(341,2/4) = 9,236

Respuesta

s = 9,236
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,06681

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 = −1,5

Tabla de la normal estándar

Φ(−1,5) = 0,06681
P = 0,06681

Respuesta

P = 0,06681
5.Probabilidad

Respuesta: σ = 1,627

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 = 0·0,3 + 1·0,1 + 2·0,15 + 3·0,15 + 4·0,3 = 2,05

Media de los cuadrados

E(X²) = 0·0,3 + 1·0,1 + 4·0,15 + 9·0,15 + 16·0,3 = 6,85

Varianza

Var(X) = 6,85 − 2,05² = 2,647
σ = √2,647 = 1,627

Respuesta

σ = 1,627
6.Probabilidad

Respuesta: σY = 1,819

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.

Dispersión de X

μ = 2,35, Var(X) = 0,8275, σX = 0,9097

Cambio lineal

σY = |−2|·0,9097 = 1,819

Respuesta

σY = 1,819

La media sí se desplaza: E(Y) = −2·2,35 + 10 = 5,3.

7.Distribución normal

Respuesta: z = 1,76

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 − 0,0392 = 0,9608

Lee la tabla de z al revés

Busca 0,9608 dentro de la tabla y lee z.

z = 1,76

Respuesta

z = 1,76
8.Distribución normal

Respuesta: x = 473 h

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) = 0,25

z según la tabla

z ≈ −0,67

De vuelta a las unidades originales

x = 500 − 0,67·40 = 473 h

Respuesta

x = 473 h
9.Intervalos de confianza

Respuesta: E = 4,394 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 = 77,5 − 86,5 = −9

Error típico

SE = √(20²/80 + 8²/30) = 2,671

Margen de error

E = 1,645·2,671 = 4,394

Respuesta

E = 4,394 h

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

10.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = −1,953 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 = (11·4² + 4·5,5²)/15 = 19,8
sp = 4,45

Margen de error

E = 2,131·4,45·√(1/12 + 1/5) = 5,047

Intervalo

−7 ± 5,047 → [−12,05, −1,953]

Respuesta

límite superior = −1,953 kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 0,7142

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.

Varianza combinada

sp² = (6·5,5² + 4·5,5²)/10 = 30,25
sp = 5,5

Error típico

SE = 5,5·√(1/7 + 1/5) = 3,22

Estadístico de contraste

t = (85,5 − 83,2)/3,22 = 0,7142

Respuesta

t = 0,7142

Con gl = 10, el valor crítico bilateral al 5 % es 2,228; |t| es menor, así que no se rechaza H₀.

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: U = 121

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/√64 = 2,468

Límite del intervalo

U = 118,5 + 2,468 = 121

Respuesta

U = 121
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,95

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 = 33/6 = 5,5
ȳ = 391/6 = 65,17

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 72,5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 332,8

Coeficiente de correlación

r = 72,5/√(17,5·332,8) = 0,95

Respuesta

r = 0,95
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: ŷ = 65,7

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 = 35/5 = 7
ȳ = 313/5 = 62,6

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 124

Recta de regresión

b = 124/40 = 3,1
a = 62,6 − 3,1·7 = 40,9
ŷ = 40,9 + 3,1·x

Predicción

ŷ = 40,9 + 3,1·8 = 65,7

Respuesta

ŷ = 65,7
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 3,889

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: 40·30/100 = 12, 40·30/100 = 12, 40·40/100 = 16
personal: 60·30/100 = 18, 60·30/100 = 18, 60·40/100 = 24

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (12 − 12)²/12 + (8 − 12)²/12 + (20 − 16)²/16 + (18 − 18)²/18 + (22 − 18)²/18 + (20 − 24)²/24
χ² = 3,889

Respuesta

χ² = 3,889

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 = 5,991

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 = 3 − 1 = 2

Tabla

χ²crit(df = 2, α = 0,05) = 5,991

Respuesta

χ²crit = 5,991

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

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