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 fiabilidad por dos mitades consiste en:

  1. ADividir la muestra en un grupo experimental y uno de control y comparar sus puntuaciones
  2. BComparar las puntuaciones de dos mitades de la misma prueba para comprobar la consistencia interna
  3. CEvaluar dos mitades de la muestra en momentos distintos
  4. DUsar dos observadores, cada uno en la mitad de las sesiones
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Las medidas del tamaño del efecto, como la d de Cohen, se informan porque:

  1. AMuestran cuán grande es un efecto, independientemente del tamaño de la muestra
  2. BEliminan la necesidad de cualquier hipótesis
  3. CMuestran si el resultado es estadísticamente significativo al nivel alfa elegido
  4. DIndican cuántos participantes abandonaron
3.Estadística descriptivaMedia
25303540455055

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 50, 59, 24, 38, 34, 46.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 50 y desviación típica 5. ¿Qué proporción P de valores está por encima de 57,5?

μ = 50σ = 5x = 57,5
P =
5.ProbabilidadMedia
rojas: 5azules: 3

Una bolsa tiene 5 bolas rojas y 3 azules. Sacas dos bolas sin devolver la primera. ¿Cuál es la probabilidad P de que las dos sean rojas?

5 / 3
P =
6.ProbabilidadDifícil
€p(x)−30,6830,31470,02

Jugar una partida cuesta 3 €. Ganas 6 € con probabilidad 0,3 y 150 € con probabilidad 0,02; en otro caso no ganas nada. La apuesta no se devuelve. Halla la ganancia neta esperada E(G) por partida.

apuesta = €3€6: p = 0,3€150: p = 0,02
E(G) = €
7.Distribución normalMedia
−3−2−10123zárea sombreada a la derecha de z = 0,8577

Arrastra z para que el área sombreada bajo la curva normal estándar, a la derecha de z, sea 0,8577. Halla z con dos decimales.

A = 0,8577
z =
8.Distribución normalDifícil
35455565758595puntossuperior 60%

Para las notas de un examen, la distribución es normal, con media 65 puntos y desviación típica 10 puntos. Arrastra el punto de corte para que el 60 % superior sombreado quede a su derecha. Halla el punto de corte x.

μ = 65 puntosσ = 10 puntos60%
x = puntos
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 10, s = 6LU = ?x̄ = 114E90%

Una muestra de 10 elementos tiene media 114 y desviación típica s = 6. La población es aproximadamente normal. Calcula el límite superior del intervalo de confianza del 90 % para la media.

n = 10x̄ = 114s = 690%t(9) = 1,833
límite superior =
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 29, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 595%

La desviación típica poblacional es 29. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 95 % para la media tenga un margen de error de como máximo 5?

σ = 29E = 595%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−2,0642,064t = ?df = 24

Se comparan dos métodos de enseñanza. Grupo 1: 14 estudiantes, nota media 34,5, desviación típica 2. Grupo 2: 12 estudiantes, nota media 37,6, desviación típica 11,5. 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 = 14x̄₁ = 34,5s₁ = 2n₂ = 12x̄₂ = 37,6s₂ = 11,5
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
z −1,64501,645

Una muestra de 36 medidas tiene media 500,7. La desviación típica poblacional es 4. Calcula el límite inferior L del intervalo de confianza del 90 % para la media.

x̄ = 500,7σ = 4n = 3690%
L =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy126225320419518618xy2462025

La tabla da 6 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 = 6Σx = 21Σy = 126Σx² = 91Σy² = 2710Σxy = 410
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy124219317413511611xy24610152025ŷ = 13

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. ¿Para qué valor x predice la recta ŷ = 13?

n = 6ŷ = 13
x =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sin defectolevegraveTotalturno de día25232674turno de noche20152055Total453846129

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 día, leve».

total de fila = 74total de columna = 38N = 129
E =
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

Se realiza una prueba de chi cuadrado de independencia sobre una tabla de contingencia con 2 filas y 5 columnas (sin contar los totales). Con la tabla, halla el valor crítico χ²crit para el nivel de significación α = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: B · Comparar las puntuaciones de dos mitades de la misma prueba para comprobar la consistencia interna

Por qué esta es la respuesta

Si ambas mitades miden el mismo constructo, sus puntuaciones deberían correlacionar mucho. El alfa de Cronbach extiende esta idea a todas las divisiones posibles.

Respuesta

B · Comparar las puntuaciones de dos mitades de la misma prueba para comprobar la consistencia interna
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · Muestran cuán grande es un efecto, independientemente del tamaño de la muestra

Por qué esta es la respuesta

Con muestras grandes, efectos diminutos pueden ser significativos. Los tamaños del efecto expresan la magnitud de una diferencia, p. ej. d = 0,2 pequeño, 0,5 mediano, 0,8 grande.

Respuesta

A · Muestran cuán grande es un efecto, independientemente del tamaño de la muestra
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 12,43

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 = 251/6 = 41,83

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 8,167² + 17,17² + (−17,83)² + (−3,833)² + (−7,833)² + 4,167² = 772,8

Desviación típica

s = √(772,8/5) = 12,43

Respuesta

s = 12,43
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,06681

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 = 1 − 0,9332 = 0,06681

Respuesta

P = 0,06681
5.Probabilidad

Respuesta: P = 0,3571

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.

Primera y segunda extracción

P = 5/8 · 4/7 = 20/56 = 0,3571

Respuesta

P = 0,3571
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: 3 (p = 0,3), 147 (p = 0,02), −3 (p = 0,68)

Valor esperado

E(G) = 3·0,3 + 147·0,02 − 3·0,68 = 1,8 €

Respuesta

E(G) = 1,8 €

Un valor positivo significa que ganas dinero de media.

7.Distribución normal

Respuesta: z = −1,07

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 − 0,8577 = 0,1423

Lee la tabla de z al revés

Busca 0,1423 dentro de la tabla y lee z.

z = −1,07

Respuesta

z = −1,07
8.Distribución normal

Respuesta: x = 62,5 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) = 0,4

z según la tabla

z ≈ −0,25

De vuelta a las unidades originales

x = 65 − 0,25·10 = 62,5 puntos

Respuesta

x = 62,5 puntos
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = 117,5

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 = 9, t = 1,833

Margen de error

E = 1,833·6/√10 = 3,478

Intervalo

114 ± 3,478 → [110,5, 117,5]

Respuesta

límite superior = 117,5
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 130

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 = (1,96·29/5)² = 129,2

Redondear hacia arriba

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

n = 130

Respuesta

n = 130
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = −0,9945

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 = (13·2² + 11·11,5²)/24 = 62,78
sp = 7,923

Error típico

SE = 7,923·√(1/14 + 1/12) = 3,117

Estadístico de contraste

t = (34,5 − 37,6)/3,117 = −0,9945

Respuesta

t = −0,9945

Con gl = 24, el valor crítico bilateral al 5 % es 2,064; |t| es menor, así que no se rechaza H₀.

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: L = 499,6

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).

Margen de error

E = 1,645·4/√36 = 1,097

Límite del intervalo

L = 500,7 − 1,097 = 499,6

Respuesta

L = 499,6
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = −0,9263

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 = 410 − 21·126/6 = −31
Sxx = 91 − 21²/6 = 17,5
Syy = 2710 − 126²/6 = 64

Coeficiente de correlación

r = −31/√(17,5·64) = −0,9263

Respuesta

r = −0,9263
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: x = 4,566

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 = 95/6 = 15,83

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −46,5

Recta de regresión

b = −46,5/17,5 = −2,657
a = 15,83 − (−2,657)·3,5 = 25,13
ŷ = 25,13 − 2,657·x

Despeja x

x = (13 − 25,13)/(−2,657) = 4,566

Respuesta

x = 4,566
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: E = 21,8

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 = 74·38/129 = 21,8

Respuesta

E = 21,8
16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ²crit = 9,488

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)·(5 − 1) = 4

Tabla

χ²crit(df = 4, α = 0,05) = 9,488

Respuesta

χ²crit = 9,488

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

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