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 la investigación observacional, el muestreo de eventos significa:

  1. ARegistrar cada vez que se produce una conducta especificada
  2. BRegistrar la conducta solo a intervalos fijos de tiempo
  3. CElegir a los participantes al azar
  4. DRegistrar solo los acontecimientos que relatan los participantes
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un investigador recoge datos en nueve momentos y cada vez prueba al nivel del 5% sin corrección. ¿Cuál es el problema?

  1. ANo hay ningún problema con este enfoque
  2. BLos datos se vuelven más fiables cada vez, así que la prueba final es la más precisa
  3. CEl tamaño del efecto disminuye con cada prueba
  4. DLa probabilidad de al menos un falso positivo sube muy por encima del 5%
3.Estadística descriptivaMedia
1520253035404550

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 19, 52, 47, 13, 38, 19.

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

Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 70 y desviación típica 5. Calcula la puntuación z z de una nota de 60.

μ = 70σ = 5x = 60
z =
5.ProbabilidadMedia
n = 9k = 5N = ?

¿De cuántas formas N se puede elegir un comité de 5 personas entre un grupo de 9? El orden no importa.

n = 9k = 5
N =
6.ProbabilidadDifícil
xp(x)100,2200,35300,15400,3μ

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

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0,2, 0,35, 0,15, 0,3Y = 2X + 10
σY =
7.Distribución normalMedia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z y z = 0,9500

Arrastra z para que el área sombreada entre −z y z bajo la curva normal estándar sea 0,9500. Halla z con dos decimales.

A = 0,9500
z =
8.Distribución normalDifícil
380420460500540580620hsuperior 5%

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 5 % superior sombreado quede a su derecha. Halla el punto de corte x.

μ = 500 hσ = 40 h5%
x = h
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 15, sd​ = 1,50LUd̄ = 5,9E = ?99%

Se mide la tensión arterial de 15 pacientes antes y después de un tratamiento. Las diferencias d = antes − después (mmHg) tienen media 5,9 y desviación típica 1,5. Halla el margen de error E del intervalo de confianza del 99 % para la diferencia media.

n = 15d̄ = 5,9sd = 1,599%t(14) = 2,977
E = mmHg
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 35, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 599%

La desviación típica poblacional es 35. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 99 % para la media tenga un margen de error de como máximo 5?

σ = 35E = 599%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−2,1792,179t = ?df = 12

Se comparan dos métodos de enseñanza. Grupo 1: 6 estudiantes, nota media 51,5, desviación típica 5. Grupo 2: 8 estudiantes, nota media 44,3, desviación típica 10. 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 = 6x̄₁ = 51,5s₁ = 5n₂ = 8x̄₂ = 44,3s₂ = 10
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
σ = 8, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 290%

¿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 2? La desviación típica es 8. Calcula el menor tamaño muestral n.

σ = 8E = 290%
n =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy175820722386269629108xy2025306080100

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = temperatura en °C e y = helados vendidos. Se dan sus sumas. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r a partir de estas sumas.

n = 5Σx = 115Σy = 420Σx² = 2735Σy² = 36824Σxy = 10032
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy1212203154105767xy246101520x = 4,5

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = antigüedad del coche en años e y = precio en miles de €. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. Se hace una nueva observación (4,5, 5). Halla su residuo e = y − ŷ.

n = 6(4,5, 5)
e =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
tossin tosTotalfumadores7743120no fumadores4377120Total120120240

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 = 2402 × 2
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 4 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 · Registrar cada vez que se produce una conducta especificada

Por qué esta es la respuesta

El muestreo de eventos cuenta cada aparición de las conductas objetivo. El muestreo temporal registra lo que ocurre a intervalos establecidos, por ejemplo cada 30 segundos.

Respuesta

A · Registrar cada vez que se produce una conducta especificada
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: D · La probabilidad de al menos un falso positivo sube muy por encima del 5%

Por qué esta es la respuesta

Con nueve pruebas independientes, la probabilidad de al menos un error de tipo I es de aproximadamente 1 − 0,95⁹ ≈ 37%. Correcciones como la de Bonferroni lo resuelven.

Respuesta

D · La probabilidad de al menos un falso positivo sube muy por encima del 5%
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 16,48

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 = 188/6 = 31,33

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = (−12,33)² + 20,67² + 15,67² + (−18,33)² + 6,667² + (−12,33)² = 1357

Desviación típica

s = √(1357/5) = 16,48

Respuesta

s = 16,48
4.Estadística descriptiva

Respuesta: z = −2

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 = (60 − 70)/5 = −2

Respuesta

z = −2
5.Probabilidad

Respuesta: N = 126

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.

Combinaciones

C(9, 5) = (9·8·7·6·5)/(5·4·3·2·1) = 126

Respuesta

N = 126
6.Probabilidad

Respuesta: σY = 22,34

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 = 25,5, Var(X) = 124,8, σX = 11,17

Cambio lineal

σY = |2|·11,17 = 22,34

Respuesta

σY = 22,34

La media sí se desplaza: E(Y) = 2·25,5 + 10 = 61.

7.Distribución normal

Respuesta: z = 1,96

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 + 0,9500)/2 = 0,9750

Lee la tabla de z al revés

Busca 0,9750 dentro de la tabla y lee z.

z = 1,96

Respuesta

z = 1,96
8.Distribución normal

Respuesta: x = 566 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) = 0,95

z según la tabla

z ≈ 1,64

De vuelta a las unidades originales

x = 500 + 1,64·40 = 566 h

Respuesta

x = 566 h
9.Intervalos de confianza

Respuesta: E = 1,153 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 = 14, t = 2,977

Margen de error

E = 2,977·1,5/√15 = 1,153

Respuesta

E = 1,153 mmHg
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 326

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 = (2,576·35/5)² = 325,2

Redondear hacia arriba

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

n = 326

Respuesta

n = 326
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 1,608

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 = (5·5² + 7·10²)/12 = 68,75
sp = 8,292

Error típico

SE = 8,292·√(1/6 + 1/8) = 4,478

Estadístico de contraste

t = (51,5 − 44,3)/4,478 = 1,608

Respuesta

t = 1,608

Con gl = 12, el valor crítico bilateral al 5 % es 2,179; |t| es menor, así que no se rechaza H₀.

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: n = 44

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 = (1,645·8/2)² = 43,3

Redondear hacia arriba

n = 44

Respuesta

n = 44
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9979

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 = 10032 − 115·420/5 = 372
Sxx = 2735 − 115²/5 = 90
Syy = 36824 − 420²/5 = 1544

Coeficiente de correlación

r = 372/√(90·1544) = 0,9979

Respuesta

r = 0,9979
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: e = −5,076

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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 80/6 = 13,33

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −57

Recta de regresión

b = −57/17,5 = −3,257
a = 13,33 − (−3,257)·3,5 = 24,73
ŷ = 24,73 − 3,257·x

Valor predicho

ŷ = 24,73 + (−3,257)·4,5 = 10,08

Residuo

e = 5 − 10,08 = −5,076

Respuesta

e = −5,076

El punto está por debajo de la recta.

15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 19,27

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

fumadores: 120·120/240 = 60, 120·120/240 = 60
no fumadores: 120·120/240 = 60, 120·120/240 = 60

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (77 − 60)²/60 + (43 − 60)²/60 + (43 − 60)²/60 + (77 − 60)²/60
χ² = 19,27

Respuesta

χ² = 19,27

gl = 1. Con α = 0,05 el valor crítico es 3,841, así que H₀ (independencia) se rechaza.

16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ²crit = 9,21

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 = 4 − 1 − 1 = 2

Tabla

χ²crit(df = 2, α = 0,01) = 9,210

Respuesta

χ²crit = 9,210

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

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