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

Un estudio transversal compara a personas de 20, 40 y 60 años en su uso de la tecnología en un mismo momento. ¿Qué problema puede confundir la comparación por edad?

  1. ALos efectos de práctica
  2. BLos efectos suelo
  3. CLos efectos de cohorte
  4. DLos efectos de orden
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un investigador quiere comprobar si un nuevo método de enseñanza produce mejores notas, pero no puede aleatorizar a los estudiantes. ¿Qué diseño da la evidencia causal más sólida en esta situación?

  1. AComparar clases igualadas medidas antes y después, con un grupo de comparación
  2. BCorrelacionar las notas con cuánto les gusta el profesor a los estudiantes
  3. CMedir solo la clase que usa el nuevo método después de la enseñanza
  4. DPreguntar a los estudiantes si creen que el método funcionó
3.Estadística descriptivaMedia
15202530354045

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 45, 37, 30, 20, 47, 15, 17.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 70 y desviación típica 10. ¿Qué proporción P de valores está por debajo de 85?

μ = 70σ = 10x = 85
P =
5.ProbabilidadMedia
n = 6k = 4N = ?

¿De cuántas formas N se puede elegir un comité de 4 personas entre un grupo de 6? El orden no importa.

n = 6k = 4
N =
6.ProbabilidadDifícil
n = 6, p = 0,3: P(X = 2) = ?k0123456

Un examen tiene 6 preguntas de opción múltiple. Una estudiante que contesta al azar acierta cada una con probabilidad 0,3, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de acertar exactamente 2?

n = 6p = 0,3k = 2
P =
7.Distribución normalMedia
−3−2−10123zárea sombreada a la derecha de z = 0,9406

Arrastra z para que el área sombreada bajo la curva normal estándar, a la derecha de z, sea 0,9406. Halla z con dos decimales.

A = 0,9406
z =
8.Distribución normalDifícil
μ = 100x = ?99%

Supón que las puntuaciones de CI siguen una distribución normal con media 100 puntos y desviación típica 15 puntos. Halla el valor x por debajo del cual queda el 99 % de los datos (el percentil 99).

μ = 100σ = 15P = 99%
x = puntos
9.Intervalos de confianzaMedia
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E95%

Se compara la duración de la batería de dos modelos de móvil. Modelo 1: 100 móviles, media 141 h, desviación típica conocida 5 h. Modelo 2: 40 móviles, media 126,5 h, desviación típica conocida 14 h. Halla el límite superior del intervalo de confianza del 95 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 100x̄₁ = 141 hσ₁ = 5 hn₂ = 40x̄₂ = 126,5 hσ₂ = 14 h95%
límite superior = h
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 7, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 199%

La desviación típica poblacional es 7. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 99 % para la media tenga un margen de error de como máximo 1?

σ = 7E = 199%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−2,2282,228t = ?df = 10

11 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 1,77 y la desviación típica de las diferencias es 4,9. Halla el estadístico del contraste para datos emparejados t para H₀: μd = 0.

n = 11d̄ = 1,77sd = 4,9
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
σ = 12, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 199%

¿Qué tamaño debe tener una muestra para que el intervalo de confianza del 99 % para una media tenga un margen de error de como mucho 1? La desviación típica es 12. Calcula el menor tamaño muestral n.

σ = 12E = 199%
n =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy333436538636742848xy468354045

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = gasto en publicidad en miles de € e y = ventas en miles de €. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r.

n = 6
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy2104186218301037xy51010203040ŷ = 13

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = carga en kN e y = alargamiento en mm. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. ¿Para qué valor x predice la recta ŷ = 13?

n = 5ŷ = 13
x =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sin defectolevegraveTotalturno de día3884187turno de noche10332164Total484162151

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, leve».

total de fila = 64total de columna = 41N = 151
E =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil

Una prueba de chi cuadrado de bondad de ajuste compara las frecuencias observadas en 11 categorías con proporciones esperadas totalmente especificadas (no se estima ningún parámetro a partir de los datos). ¿Cuántos grados de libertad df tiene la prueba?

k = 11
df =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: C · Los efectos de cohorte

Por qué esta es la respuesta

Los distintos grupos de edad se criaron en condiciones históricas diferentes, por lo que las diferencias pueden reflejar la generación (cohorte) y no el envejecimiento en sí.

Respuesta

C · Los efectos de cohorte
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · Comparar clases igualadas medidas antes y después, con un grupo de comparación

Por qué esta es la respuesta

Un diseño pretest-postest con grupos no equivalentes controla las diferencias iniciales y el cambio con el tiempo, aunque es más débil que un experimento aleatorizado.

Respuesta

A · Comparar clases igualadas medidas antes y después, con un grupo de comparación
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 13,27

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 = 211/7 = 30,14

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 14,86² + 6,857² + (−0,1429)² + (−10,14)² + 16,86² + (−15,14)² + (−13,14)² = 1057

Desviación típica

s = √(1057/6) = 13,27

Respuesta

s = 13,27
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,9332

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) = 0,9332
P = 0,9332

Respuesta

P = 0,9332
5.Probabilidad

Respuesta: N = 15

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(6, 4) = (6·5·4·3)/(4·3·2·1) = 15

Respuesta

N = 15
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,3241

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 = 2) = 15·0,32·0,74 = 15·0,09·0,2401 = 0,3241

Respuesta

P = 0,3241
7.Distribución normal

Respuesta: z = −1,56

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 − 0,9406 = 0,0594

Lee la tabla de z al revés

Busca 0,0594 dentro de la tabla y lee z.

z = −1,56

Respuesta

z = −1,56
8.Distribución normal

Respuesta: x = 134,9 puntos

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) = 0,99 → z = 2,326

Vuelta a x

x = 100 + 2,326·15 = 134,89 puntos

Respuesta

x = 134,89 puntos
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = 18,95 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 = 141 − 126,5 = 14,5

Error típico

SE = √(5²/100 + 14²/40) = 2,269

Margen de error

E = 1,96·2,269 = 4,448

Intervalo

14,5 ± 4,448 → [10,05, 18,95]

Respuesta

límite superior = 18,95 h

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

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 = (2,576·7/1)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 = 1,198

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 = 4,9/√11 = 1,477

Estadístico de contraste

t = 1,77/1,477 = 1,198

Respuesta

t = 1,198

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: n = 956

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 = (2,576·12/1)² = 955,6

Redondear hacia arriba

n = 956

Respuesta

n = 956
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9038

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 = 233/6 = 38,83

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 45,5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 144,8

Coeficiente de correlación

r = 45,5/√(17,5·144,8) = 0,9038

Respuesta

r = 0,9038
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: x = 2,909

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 = 30/5 = 6
ȳ = 116/5 = 23,2

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 132

Recta de regresión

b = 132/40 = 3,3
a = 23,2 − 3,3·6 = 3,4
ŷ = 3,4 + 3,3·x

Despeja x

x = (13 − 3,4)/3,3 = 2,909

Respuesta

x = 2,909
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: E = 17,38

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 = 64·41/151 = 17,38

Respuesta

E = 17,38
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 = 11 − 1 = 10

Respuesta

df = 10

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