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

Para obtener una muestra con las mismas proporciones de estudiantes de primero, segundo y tercer curso que la población de la universidad, un investigador debería usar:

  1. AMuestreo de voluntarios
  2. BMuestreo en bola de nieve
  3. CMuestreo estratificado
  4. DMuestreo de oportunidad
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

La «crisis de replicación» en psicología se refiere a:

  1. AQue muchos hallazgos publicados no se reproducen en estudios nuevos
  2. BLa copia de cuestionarios sin permiso
  3. CUna escasez de participantes para los experimentos
  4. DQue las revistas estén obligadas legalmente a rechazar todos los estudios de replicación que reciban
3.Estadística descriptivaMedia
1520253035404550

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 49, 11, 37, 52, 54.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 60 y desviación típica 15. ¿Qué proporción P de valores está por encima de 30?

μ = 60σ = 15x = 30
P =
5.ProbabilidadMedia
xp(x)10,220,3530,140,250,15μ = 2,75

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

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,2, 0,35, 0,1, 0,2, 0,15
σ =
6.ProbabilidadDifícil
€p(x)−100,84400,15900,01

Jugar una partida cuesta 10 €. Ganas 50 € con probabilidad 0,15 y 100 € con probabilidad 0,01; en otro caso no ganas nada. La apuesta no se devuelve. Halla la ganancia neta esperada E(G) por partida.

apuesta = €10€50: p = 0,15€100: p = 0,01
E(G) = €
7.Distribución normalMedia
22,743,1P = ?

Supón que los tiempos de entrega siguen una distribución normal con media 32 min y desviación típica 6 min. ¿Qué fracción está entre 22,7 y 43,1 min? Da P como número decimal.

μ = 32σ = 6x1 = 22,7x2 = 43,1
P =
8.Distribución normalDifícil
557085100115130145puntossuperior 95%

Para las puntuaciones de CI, la distribución es normal, con media 100 puntos y desviación típica 15 puntos. Arrastra el punto de corte para que el 95 % superior sombreado quede a su derecha. Halla el punto de corte x.

μ = 100 puntosσ = 15 puntos95%
x = puntos
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 13, s = 4L = ?Ux̄ = 60E99%

Una muestra de 13 elementos tiene media 60 y desviación típica s = 4. La población es aproximadamente normal. Calcula el límite inferior del intervalo de confianza del 99 % para la media.

n = 13x̄ = 60s = 499%t(12) = 3,055
límite inferior =
10.Intervalos de confianzaDifícil
μ₁ − μ₂, t(14) = 1,7610LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

Se prueban dos fertilizantes. Grupo de parcelas 1: 6 parcelas, rendimiento medio 32,5 kg, desviación típica 2,5 kg. Grupo de parcelas 2: 10 parcelas, media 30,5 kg, desviación típica 6,5 kg. Supón varianzas iguales (t con varianza combinada, gl = n₁ + n₂ − 2). Halla el margen de error E del intervalo de confianza del 90 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 6x̄₁ = 32,5s₁ = 2,5n₂ = 10x̄₂ = 30,5s₂ = 6,590%t(14) = 1,761
E = kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −2,06402,064

Una muestra de 25 estudiantes tiene una nota media de 102,4 y una desviación típica muestral de 5. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 100.

μ₀ = 100x̄ = 102,4s = 5n = 25
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
μ₀x̄c

Se hace un contraste z unilateral de H₀: μ = 200 frente a H₁: μ < 200 con α = 0.01 y una muestra de 100; se sabe que la desviación típica es 20. En realidad la media es 195.4. Halla la potencia 1 − β del contraste en porcentaje.

μ₀ = 200μ = 195,4σ = 20n = 100α = 0,01
1 − β = %
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy127224324422522xy24222426

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = antigüedad del coche en años e y = precio en miles de €. Se dan sus sumas. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r a partir de estas sumas.

n = 5Σx = 15Σy = 119Σx² = 55Σy² = 2849Σxy = 345
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy237341446547652xy246404550x = 3,5

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = gasto en publicidad en miles de € e y = ventas en miles de €. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. Predice ŷ para x = 3,5.

n = 5x = 3,5
ŷ =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sin defectolevegraveTotalturno de día36233392turno de noche27173377Total634066169

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 = 77total de columna = 40N = 169
E =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil

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. ¿Cuántos grados de libertad df tiene la prueba?

k = 4
df =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: C · Muestreo estratificado

Por qué esta es la respuesta

El muestreo estratificado identifica subgrupos (estratos) y extrae al azar de cada uno en proporción a su tamaño en la población, lo que hace la muestra más representativa.

Respuesta

C · Muestreo estratificado
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · Que muchos hallazgos publicados no se reproducen en estudios nuevos

Por qué esta es la respuesta

Grandes proyectos de replicación encontraron muchos efectos más pequeños o ausentes, en relación con el sesgo de publicación, muestras pequeñas y análisis flexibles. El prerregistro es una respuesta.

Respuesta

A · Que muchos hallazgos publicados no se reproducen en estudios nuevos
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 17,81

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 = 203/5 = 40,6

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 8,4² + (−29,6)² + (−3,6)² + 11,4² + 13,4² = 1269

Desviación típica

s = √(1269/4) = 17,81

Respuesta

s = 17,81
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,9772

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 = −2

Tabla de la normal estándar

Φ(−2) = 0,02275
P = 1 − 0,02275 = 0,9772

Respuesta

P = 0,9772
5.Probabilidad

Respuesta: σ = 1,374

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 = 1·0,2 + 2·0,35 + 3·0,1 + 4·0,2 + 5·0,15 = 2,75

Media de los cuadrados

E(X²) = 1·0,2 + 4·0,35 + 9·0,1 + 16·0,2 + 25·0,15 = 9,45

Varianza

Var(X) = 9,45 − 2,75² = 1,887
σ = √1,887 = 1,374

Respuesta

σ = 1,374
6.Probabilidad

Respuesta: E(G) = −1,5 €

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: 40 (p = 0,15), 90 (p = 0,01), −10 (p = 0,84)

Valor esperado

E(G) = 40·0,15 + 90·0,01 − 10·0,84 = −1,5 €

Respuesta

E(G) = −1,5 €

Un valor negativo significa que pierdes dinero de media.

7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,9073

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.

Puntuaciones z

z₁ = (22,7 − 32)/6 = −1,55
z₂ = (43,1 − 32)/6 = 1,85

Área entre ambos valores

P = Φ(1,85) − Φ(−1,55) = 0,9678 − 0,06057 = 0,9073

Respuesta

P = 0,9073
8.Distribución normal

Respuesta: x = 75,4 puntos

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) = 0,05

z según la tabla

z ≈ −1,64

De vuelta a las unidades originales

x = 100 − 1,64·15 = 75,4 puntos

Respuesta

x = 75,4 puntos
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite inferior = 56,61

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.

Valor crítico

df = n − 1 = 12, t = 3,055

Margen de error

E = 3,055·4/√13 = 3,389

Intervalo

60 ± 3,389 → [56,61, 63,39]

Respuesta

límite inferior = 56,61
10.Intervalos de confianza

Respuesta: E = 4,93 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 = (5·2,5² + 9·6,5²)/14 = 29,39
sp = 5,422

Margen de error

E = 1,761·5,422·√(1/6 + 1/10) = 4,93

Respuesta

E = 4,93 kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 2,4

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).

Error típico

SE = 5/√25 = 5/5 = 1

Estadístico de contraste

t = (102,4 − 100)/1 = 2,4

Respuesta

t = 2,4
t0,025; df = 24 = 2,064

|t| > 2,064, así que se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: 1 − β = 48,96 %

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 = 20/√100 = 2
x̄c = 200 − 2,326·2 = 195,3

z con la media verdadera

z = (195,3 − 195,4)/2 = −0,026

Potencia

potencia = P(Z < −0.026) = 48.96%
1 − β = 48,96%

Respuesta

1 − β = 48,96%
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = −0,9258

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 = 345 − 15·119/5 = −12
Sxx = 55 − 15²/5 = 10
Syy = 2849 − 119²/5 = 16,8

Coeficiente de correlación

r = −12/√(10·16,8) = −0,9258

Respuesta

r = −0,9258
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: ŷ = 42,8

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 = 20/5 = 4
ȳ = 223/5 = 44,6

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 36

Recta de regresión

b = 36/10 = 3,6
a = 44,6 − 3,6·4 = 30,2
ŷ = 30,2 + 3,6·x

Predicción

ŷ = 30,2 + 3,6·3,5 = 42,8

Respuesta

ŷ = 42,8
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: E = 18,22

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 = 77·40/169 = 18,22

Respuesta

E = 18,22
16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: df = 2

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

Respuesta

df = 2

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