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 una distribución normal, ¿qué porcentaje aproximado de puntuaciones está a menos de una desviación típica de la media?

  1. A68%
  2. B50%
  3. C95%
  4. D99,7%
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

El análisis fenomenológico interpretativo (AFI, o IPA) busca principalmente:

  1. AMedir con precisión los tiempos de reacción
  2. BComprobar hipótesis causales con muestras grandes
  3. CExplorar cómo las personas dan sentido a sus propias experiencias vividas
  4. DContar la frecuencia de las palabras en los textos
3.Estadística descriptivaMedia
152025303540455055

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 58, 11, 50, 23, 45.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 70 y desviación típica 15. ¿Qué proporción P de valores está por debajo de 79?

μ = 70σ = 15x = 79
P =
5.ProbabilidadMedia
n = 7k = 3N = ?

¿De cuántas formas N se puede elegir un comité de 3 personas entre un grupo de 7? El orden no importa.

n = 7k = 3
N =
6.ProbabilidadDifícil
xp(x)10,320,230,340,2μ

X tiene la distribución mostrada, y Y = −2X + 4. Halla la desviación típica σY de Y.

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,3, 0,2, 0,3, 0,2Y = −2X + 4
σY =
7.Distribución normalMedia
100115,75P = ?

Supón que las puntuaciones de CI siguen una distribución normal con media 100 puntos y desviación típica 15 puntos. ¿Qué fracción está entre 100 y 115,75 puntos? Da P como número decimal.

μ = 100σ = 15x1 = 100x2 = 115,75
P =
8.Distribución normalDifícil
μ = 250x = ?99%

Supón que los pesos de las bolsas siguen una distribución normal con media 250 g y desviación típica 5 g. Halla el valor x por debajo del cual queda el 99 % de los datos (el percentil 99).

μ = 250σ = 5P = 99%
x = g
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 15, s = 6LU = ?x̄ = 58,5E95%

Una muestra de 15 elementos tiene media 58,5 y desviación típica s = 6. La población es aproximadamente normal. Calcula el límite superior del intervalo de confianza del 95 % para la media.

n = 15x̄ = 58,5s = 695%t(14) = 2,145
límite superior =
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 21, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 390%

La desviación típica poblacional es 21. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 90 % para la media tenga un margen de error de como máximo 3?

σ = 21E = 390%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −1,9901,99

Una muestra de 81 estudiantes tiene una nota media de 75,53 y una desviación típica muestral de 4. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 75.

μ₀ = 75x̄ = 75,53s = 4n = 81
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
σ = 12, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,599%

¿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 0,5? La desviación típica es 12. Calcula el menor tamaño muestral n.

σ = 12E = 0,599%
n =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy2104136198291034xy510102030

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = carga en kN e y = alargamiento en mm. Halla el coeficiente de determinación r² de la recta de mínimos cuadrados.

n = 5
r² =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy2114186268331041xy51010203040x = 3

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. Se hace una nueva observación (3, 19). Halla su residuo e = y − ŷ.

n = 5(3, 19)
e =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
bajomedioaltoTotalurbano18333889rural39271682Total576054171

La tabla de contingencia muestra las frecuencias observadas. Para una prueba de chi cuadrado de independencia, halla la frecuencia esperada E de la casilla «rural, medio».

total de fila = 82total de columna = 60N = 171
E =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil
sínoTotallínea 155560línea 257360línea 383240Total12040160dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

La tabla muestra las frecuencias observadas. Contrasta con α = 0,05 si las dos variables son independientes (sin corrección por continuidad). Calcula el estadístico de contraste χ² y compáralo después con el valor crítico de la tabla.

N = 1603 × 2α = 0,05
χ² =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · 68%

Por qué esta es la respuesta

Alrededor del 68% de las puntuaciones está dentro de ±1 DT, alrededor del 95% dentro de ±2 DT y alrededor del 99,7% dentro de ±3 DT.

Respuesta

A · 68%
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: C · Explorar cómo las personas dan sentido a sus propias experiencias vividas

Por qué esta es la respuesta

El AFI estudia en profundidad muestras pequeñas y homogéneas, examinando cómo interpretan los participantes experiencias importantes, mientras el investigador interpreta a su vez esa construcción de sentido.

Respuesta

C · Explorar cómo las personas dan sentido a sus propias experiencias vividas
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 19,65

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 = 187/5 = 37,4

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 20,6² + (−26,4)² + 12,6² + (−14,4)² + 7,6² = 1545

Desviación típica

s = √(1545/4) = 19,65

Respuesta

s = 19,65
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,7257

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 = 0,6

Tabla de la normal estándar

Φ(0,6) = 0,7257
P = 0,7257

Respuesta

P = 0,7257
5.Probabilidad

Respuesta: N = 35

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(7, 3) = (7·6·5)/(3·2·1) = 35

Respuesta

N = 35
6.Probabilidad

Respuesta: σY = 2,227

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 = 2,4, Var(X) = 1,24, σX = 1,114

Cambio lineal

σY = |−2|·1,114 = 2,227

Respuesta

σY = 2,227

La media sí se desplaza: E(Y) = −2·2,4 + 4 = −0,8.

7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,3531

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 = (100 − 100)/15 = 0
z₂ = (115,75 − 100)/15 = 1,05

Área entre ambos valores

P = Φ(1,05) − Φ(0) = 0,8531 − 0,5 = 0,3531

Respuesta

P = 0,3531
8.Distribución normal

Respuesta: x = 261,6 g

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 = 250 + 2,326·5 = 261,63 g

Respuesta

x = 261,63 g
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = 61,82

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 = 14, t = 2,145

Margen de error

E = 2,145·6/√15 = 3,323

Intervalo

58,5 ± 3,323 → [55,18, 61,82]

Respuesta

límite superior = 61,82
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 133

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 = (1,645·21/3)² = 132,6

Redondear hacia arriba

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

n = 133

Respuesta

n = 133
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 1,193

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 = 4/√81 = 4/9 = 0,4444

Estadístico de contraste

t = (75,53 − 75)/0,4444 = 1,193

Respuesta

t = 1,193
t0,025; df = 80 = 1,99

|t| < 1.99, así que no se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: n = 3823

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 = (2,576·12/0,5)² = 3822

Redondear hacia arriba

n = 3823

Respuesta

n = 3823
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r² = 0,9706

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 = 105/5 = 21

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 128
Syy = Σ(y − ȳ)² = 422

Coeficiente de determinación

r² = 128²/(40·422) = 0,9706

Respuesta

r² = 0,9706

Aproximadamente el 97,06 % de la variación de y queda explicada por la recta.

14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: e = 4,45

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 = 129/5 = 25,8

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 150

Recta de regresión

b = 150/40 = 3,75
a = 25,8 − 3,75·6 = 3,3
ŷ = 3,3 + 3,75·x

Valor predicho

ŷ = 3,3 + 3,75·3 = 14,55

Residuo

e = 19 − 14,55 = 4,45

Respuesta

e = 4,45

El punto está por encima de la recta.

15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: E = 28,77

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 = 82·60/171 = 28,77

Respuesta

E = 28,77
16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 86,22

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.

Frecuencias esperadas

línea 1: 45, 15
línea 2: 45, 15
línea 3: 30, 10

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (55 − 45)²/45 + (5 − 15)²/15 + (57 − 45)²/45 + (3 − 15)²/15 + (8 − 30)²/30 + (32 − 10)²/10
χ² = 86,22

Decisión

df = 2, χ²crit = 5,991
86,22 > 5,991

Respuesta

χ² = 86,22

χ² está por encima del valor crítico, así que se rechaza H₀: las variables parecen estar relacionadas.

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