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 ecológica se refiere a:

  1. ACuánto se generalizan los hallazgos a situaciones de la vida real
  2. BSi una prueba predice la conducta futura
  3. CSi una prueba parece medir lo correcto
  4. DCuán consistente es una prueba en el tiempo
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Unos pacientes elegidos por tener puntuaciones de ansiedad extremadamente altas obtienen puntuaciones más bajas en una segunda prueba, incluso sin tratamiento. ¿Cuál es la explicación más probable?

  1. ALa regresión a la media
  2. BEl efecto Hawthorne
  3. CEl contrabalanceo
  4. DUn efecto techo
3.Estadística descriptivaMedia
202530354045505560

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 31, 60, 53, 16, 19.

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

Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 100 y desviación típica 12. Calcula la puntuación z z de una nota de 94.

μ = 100σ = 12x = 94
z =
5.ProbabilidadMedia
P(al menos un seis) = ??1?2?3?4?5?6?7?8P(seis) = 1/6 en cada lanzamiento

Se lanza un dado equilibrado 8 veces. ¿Cuál es la probabilidad P de sacar al menos un seis?

n = 8
P =
6.ProbabilidadDifícil
€p(x)−10,810,15490,05

Jugar una partida cuesta 1 €. Ganas 2 € con probabilidad 0,15 y 50 € con probabilidad 0,05; en otro caso no ganas nada. La apuesta no se devuelve. Halla la ganancia neta esperada E(G) por partida.

apuesta = €1€2: p = 0,15€50: p = 0,05
E(G) = €
7.Distribución normalMedia
120 kg122,5 kgT = X₁ + … + X₁₀?

Las masas de cajas son independientes y normales con media 12 kg y desviación típica 0,8 kg. Halla la probabilidad P de que la masa total de 10 de ellos sea inferior a 122,5 kg. Redondea z a dos decimales.

μ = 12 kgσ = 0,8 kgn = 10< 122.5 kg
P =
8.Distribución normalDifícil
157164171178185192199cminferior 40%

Para las estaturas de los hombres adultos, la distribución es normal, con media 178 cm y desviación típica 7 cm. Arrastra el punto de corte para que el 40 % inferior sombreado quede a su izquierda. Halla el punto de corte x.

μ = 178 cmσ = 7 cm40%
x = cm
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 10, sd​ = 7,50LU = ?d̄ = 1,1E90%

Se mide la tensión arterial de 10 pacientes antes y después de un tratamiento. Las diferencias d = antes − después (mmHg) tienen media 1,1 y desviación típica 7,5. Halla el límite superior del intervalo de confianza del 90 % para la diferencia media.

n = 10d̄ = 1,1sd = 7,590%t(9) = 1,833
límite superior = mmHg
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 28, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 399%

La desviación típica poblacional es 28. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 99 % para la media tenga un margen de error de como máximo 3?

σ = 28E = 399%
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 48 mm, y la desviación típica conocida de la línea es 12 mm. Línea 2: una muestra de 100 piezas tiene una media de 50,8 mm, con desviación típica conocida de 10 mm. Halla el estadístico de contraste z para H₀: μ₁ = μ₂, tomando la diferencia como x̄₁ − x̄₂ (línea 1 menos línea 2).

n₁ = 100x̄₁ = 48 mmσ₁ = 12 mmn₂ = 100x̄₂ = 50,8 mmσ₂ = 10 mm
z =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
μ₀x̄c

Se hace un contraste z unilateral de H₀: μ = 500 frente a H₁: μ < 500 con α = 0.05 y una muestra de 100; se sabe que la desviación típica es 25. En realidad la media es 497.25. Halla la probabilidad de un error de tipo II β en porcentaje.

μ₀ = 500μ = 497,25σ = 25n = 100α = 0,05
β = %
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy151252360459561673xy246506070

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = horas de estudio e y = nota del examen. Se dan sus sumas. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r a partir de estas sumas.

n = 6Σx = 21Σy = 356Σx² = 91Σy² = 21436Σxy = 1314
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy35155576697211811380xy51050607080ŷ = 61

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = horas de estudio e y = nota del examen. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. ¿Para qué valor x predice la recta ŷ = 61?

n = 6ŷ = 61
x =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
autobúsbicicletacocheTotalestudiantes8151740personal245739120Total327256160

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

Se realiza una prueba de chi cuadrado de independencia sobre una tabla de contingencia con 2 filas y 11 columnas (sin contar los totales). ¿Cuántos grados de libertad df tiene la prueba?

2 × 11
df =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · Cuánto se generalizan los hallazgos a situaciones de la vida real

Por qué esta es la respuesta

La validez ecológica trata de si los resultados se aplican a situaciones cotidianas. Los estudios de laboratorio muy controlados suelen puntuar bajo en ella.

Respuesta

A · Cuánto se generalizan los hallazgos a situaciones de la vida real
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · La regresión a la media

Por qué esta es la respuesta

Cuando se selecciona a las personas por sus puntuaciones extremas, el error de medida y el azar hacen que sus puntuaciones posteriores tiendan a acercarse a la media. Los grupos de control ayudan a separar esto de los efectos del tratamiento.

Respuesta

A · La regresión a la media
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 19,87

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 = 179/5 = 35,8

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = (−4,8)² + 24,2² + 17,2² + (−19,8)² + (−16,8)² = 1579

Desviación típica

s = √(1579/4) = 19,87

Respuesta

s = 19,87
4.Estadística descriptiva

Respuesta: z = −0,5

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 = (94 − 100)/12 = −0,5

Respuesta

z = −0,5
5.Probabilidad

Respuesta: P = 0,7674

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)8 = 0,2326
P = 1 − 0,2326 = 0,7674

Respuesta

P = 0,7674
6.Probabilidad

Respuesta: E(G) = 1,8 €

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: 1 (p = 0,15), 49 (p = 0,05), −1 (p = 0,8)

Valor esperado

E(G) = 1·0,15 + 49·0,05 − 1·0,8 = 1,8 €

Respuesta

E(G) = 1,8 €

Un valor positivo significa que ganas dinero de media.

7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,8389

Sumas y diferencias de variables normales: si X e Y son independientes y normales, X + Y y X − Y también son normales. Las medias se suman o se restan: E(X ± Y) = μX ± μY. Las varianzas siempre se suman, también en una diferencia: Var(X ± Y) = σX² + σY², así que σ = √(σX² + σY²). Las desviaciones típicas nunca se suman directamente. El total de n elementos independientes con la misma distribución tiene media n·μ y desviación típica σ·√n. Después estandariza como de costumbre: z = (x − media)/σ y lee Φ(z).

Distribución del total

μT = 120 kg, σT = 0,8·√10 = 2,53 kg

Tipificar

z = (122,5 − 120)/2,53 = 0,99

Probabilidad

P = Φ(0,99) = 0,8389

Respuesta

P = 0,8389
8.Distribución normal

Respuesta: x = 176,3 cm

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) = 0,4

z según la tabla

z ≈ −0,25

De vuelta a las unidades originales

x = 178 − 0,25·7 = 176,3 cm

Respuesta

x = 176,3 cm
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = 5,447 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 = 9, t = 1,833

Margen de error

E = 1,833·7,5/√10 = 4,347

Intervalo

1,1 ± 4,347 → [−3,247, 5,447]

Respuesta

límite superior = 5,447 mmHg
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 579

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 = (2,576·28/3)² = 578

Redondear hacia arriba

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

n = 579

Respuesta

n = 579
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: z = −1,793

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 = √(12²/100 + 10²/100) = √2,44 = 1,562

Estadístico de contraste

z = (48 − 50,8)/1,562 = −1,793

Respuesta

z = −1,793

|z| < 1.96, así que no se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: β = 70,71 %

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 = 25/√100 = 2,5
x̄c = 500 − 1,645·2,5 = 495,9

z con la media verdadera

z = (495,9 − 497,25)/2,5 = −0,545

Error de tipo II

potencia = P(Z < −0.545) = 29.29%
β = 100% − 29,29% = 70,71%

Respuesta

β = 70,71%
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9183

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 = 1314 − 21·356/6 = 68
Sxx = 91 − 21²/6 = 17,5
Syy = 21436 − 356²/6 = 313,3

Coeficiente de correlación

r = 68/√(17,5·313,3) = 0,9183

Respuesta

r = 0,9183
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: x = 6,013

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 = 405/6 = 67,5

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 229

Recta de regresión

b = 229/70 = 3,271
a = 67,5 − 3,271·8 = 41,33
ŷ = 41,33 + 3,271·x

Despeja x

x = (61 − 41,33)/3,271 = 6,013

Respuesta

x = 6,013
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 1,524

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: 40·32/160 = 8, 40·72/160 = 18, 40·56/160 = 14
personal: 120·32/160 = 24, 120·72/160 = 54, 120·56/160 = 42

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (8 − 8)²/8 + (15 − 18)²/18 + (17 − 14)²/14 + (24 − 24)²/24 + (57 − 54)²/54 + (39 − 42)²/42
χ² = 1,524

Respuesta

χ² = 1,524

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: df = 10

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 = (2 − 1)·(11 − 1) = 10

Respuesta

df = 10

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