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

¿Por qué se operacionalizan las categorías de conducta de una observación antes de recoger los datos?

  1. APara que los observadores registren las mismas conductas de forma consistente, lo que mejora la fiabilidad
  2. BPara que los participantes sepan exactamente qué se registra
  3. CPara poder cambiar la hipótesis después de ver los datos
  4. DPara que la observación se convierta en un experimento
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un investigador realiza cinco pruebas t y quiere mantener la tasa global de error de tipo I en 0,05 con la corrección de Bonferroni. ¿Qué nivel de significación debe usar cada prueba?

  1. A0,01
  2. B0,025
  3. C0,25
  4. D0,05
3.Estadística descriptivaMedia
2025303540455055

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 49, 48, 43, 17, 58, 52, 38.

n = 7
s =
4.Estadística descriptivaDifícil
z −2−1012

Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 100 y desviación típica 10. Calcula la puntuación z z de una nota de 104.

μ = 100σ = 10x = 104
z =
5.ProbabilidadMedia
P(al menos un seis) = ??1?2P(seis) = 1/6 en cada lanzamiento

Se lanza un dado equilibrado 2 veces. ¿Cuál es la probabilidad P de sacar al menos un seis?

n = 2
P =
6.ProbabilidadDifícil
n = 10, p = 0,4: P(X = 5) = ?k012345678910

Un examen tiene 10 preguntas de opción múltiple. Una estudiante que contesta al azar acierta cada una con probabilidad 0,4, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de acertar exactamente 5?

n = 10p = 0,4k = 5
P =
7.Distribución normalMedia
−3−2−10123zárea sombreada a la derecha de z = 0,0244

Arrastra z para que el área sombreada bajo la curva normal estándar, a la derecha de z, sea 0,0244. Halla z con dos decimales.

A = 0,0244
z =
8.Distribución normalDifícil
μ = 250x = ?95%

Supón que los pesos de las bolsas siguen una distribución normal con media 250 g y desviación típica 5 g. Halla el valor x por debajo del cual queda el 95 % de los datos (el percentil 95).

μ = 250σ = 5P = 95%
x = g
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 8, sd​ = 4,60LUd̄ = 2,1E = ?95%

Se mide la tensión arterial de 8 pacientes antes y después de un tratamiento. Las diferencias d = antes − después (mmHg) tienen media 2,1 y desviación típica 4,6. Halla el margen de error E del intervalo de confianza del 95 % para la diferencia media.

n = 8d̄ = 2,1sd = 4,695%t(7) = 2,365
E = mmHg
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 35, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1,595%

La desviación típica poblacional es 35. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 95 % para la media tenga un margen de error de como máximo 1,5?

σ = 35E = 1,595%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−1,961,96z = ?

Dos líneas de producción fabrican la misma pieza. Línea 1: una muestra de 100 piezas tiene una longitud media de 45,5 mm, y la desviación típica conocida de la línea es 4 mm. Línea 2: una muestra de 40 piezas tiene una media de 55,4 mm, con desviación típica conocida de 20 mm. Halla el estadístico de contraste z para H₀: μ₁ = μ₂, tomando la diferencia como x̄₁ − x̄₂ (línea 1 menos línea 2).

n₁ = 100x̄₁ = 45,5 mmσ₁ = 4 mmn₂ = 40x̄₂ = 55,4 mmσ₂ = 20 mm
z =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 1,5α = 0,05βσ = 8, potencia 80%, n = ?

Un contraste z unilateral con α = 0,05 debe detectar un desplazamiento de la media de 1,5 unidades con una potencia del 80 %. La desviación típica es 8. Halla el tamaño muestral mínimo n.

α = 0,05potencia = 80%δ = 1,5σ = 8zα = 1,645zβ = 0,842
n =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy152218322145245527563079xy1520253020406080

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = temperatura en °C e y = helados vendidos. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r.

n = 6
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy158417104191082112023136xy152080100120140x = 16

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. Se hace una nueva observación (16, 88). Halla su residuo e = y − ŷ.

n = 5(16, 88)
e =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sin defectolevegraveTotalturno de día38191370turno de noche28241365Total664326135

La tabla de contingencia muestra las frecuencias observadas. Para una prueba de chi cuadrado de independencia, halla la frecuencia esperada E de la casilla «turno de noche, grave».

total de fila = 65total de columna = 26N = 135
E =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil
sínoTotalplanta A194160planta B243660planta C114960Total54126180dfα = 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 = 0,01 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 = 1803 × 2α = 0,01
χ² =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · Para que los observadores registren las mismas conductas de forma consistente, lo que mejora la fiabilidad

Por qué esta es la respuesta

Unas categorías claras y observables (por ejemplo, «golpea con la mano abierta») reducen el juicio subjetivo y aumentan la fiabilidad entre observadores.

Respuesta

A · Para que los observadores registren las mismas conductas de forma consistente, lo que mejora la fiabilidad
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · 0,01

Por qué esta es la respuesta

La corrección de Bonferroni divide α por el número de comparaciones: 0,05 / 5 = 0,01. Es sencilla pero conservadora, lo que aumenta el riesgo de errores de tipo II.

Respuesta

A · 0,01
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 13,33

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 = 305/7 = 43,57

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 5,429² + 4,429² + (−0,5714)² + (−26,57)² + 14,43² + 8,429² + (−5,571)² = 1066

Desviación típica

s = √(1066/6) = 13,33

Respuesta

s = 13,33
4.Estadística descriptiva

Respuesta: z = 0,4

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 = (104 − 100)/10 = 0,4

Respuesta

z = 0,4
5.Probabilidad

Respuesta: P = 0,3056

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)2 = 0,6944
P = 1 − 0,6944 = 0,3056

Respuesta

P = 0,3056
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,2007

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 = 5) = 252·0,45·0,65 = 252·0,01024·0,07776 = 0,2007

Respuesta

P = 0,2007
7.Distribución normal

Respuesta: z = 1,97

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 − 0,0244 = 0,9756

Lee la tabla de z al revés

Busca 0,9756 dentro de la tabla y lee z.

z = 1,97

Respuesta

z = 1,97
8.Distribución normal

Respuesta: x = 258,2 g

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 = 250 + 1,645·5 = 258,22 g

Respuesta

x = 258,22 g
9.Intervalos de confianza

Respuesta: E = 3,846 mmHg

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.

Valor crítico

df = 7, t = 2,365

Margen de error

E = 2,365·4,6/√8 = 3,846

Respuesta

E = 3,846 mmHg
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 2092

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 = (1,96·35/1,5)² = 2092

Redondear hacia arriba

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

n = 2092

Respuesta

n = 2092
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: z = −3,106

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.

Error típico de la diferencia

SE = √(4²/100 + 20²/40) = √10,16 = 3,187

Estadístico de contraste

z = (45,5 − 55,4)/3,187 = −3,106

Respuesta

z = −3,106

|z| > 1,96, así que se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: n = 176

Tamaño muestral para un contraste: para detectar un desplazamiento real δ con potencia 1 − β en un contraste z unilateral de nivel α, el error típico debe cumplir δ = (z_α + z_β)·σ/√n, así que n = ((z_α + z_β)·σ/δ)², redondeado hacia arriba.

Despejar n

n = ((1,645 + 0,842)·8/1,5)² = 175,9

Redondear hacia arriba

n = 176

Respuesta

n = 176
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9772

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 = 135/6 = 22,5
ȳ = 289/6 = 48,17

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 550,5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 2015

Coeficiente de correlación

r = 550,5/√(157,5·2015) = 0,9772

Respuesta

r = 0,9772
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: e = −4,4

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 = 95/5 = 19
ȳ = 552/5 = 110,4

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 240

Recta de regresión

b = 240/40 = 6
a = 110,4 − 6·19 = −3,6
ŷ = −3,6 + 6·x

Valor predicho

ŷ = −3,6 + 6·16 = 92,4

Residuo

e = 88 − 92,4 = −4,4

Respuesta

e = −4,4

El punto está por debajo de la recta.

15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: E = 12,52

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.

Frecuencia esperada

E = 65·26/135 = 12,52

Respuesta

E = 12,52
16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 6,825

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

planta A: 18, 42
planta B: 18, 42
planta C: 18, 42

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (19 − 18)²/18 + (41 − 42)²/42 + (24 − 18)²/18 + (36 − 42)²/42 + (11 − 18)²/18 + (49 − 42)²/42
χ² = 6,825

Decisión

df = 2, χ²crit = 9,210
6,825 < 9,210

Respuesta

χ² = 6,825

χ² está por debajo del valor crítico, así que no se rechaza H₀: no hay evidencia significativa de relación.

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