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 está prerregistrado. Esto significa que:

  1. ALos participantes registran su consentimiento en línea
  2. BLas hipótesis, los métodos y el plan de análisis se registran públicamente antes de recoger los datos
  3. CLos resultados los comprobó y aprobó un segundo estadístico independiente antes de la publicación
  4. DEl estudio ya se ha publicado
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

En una escala de autoinforme, las personas que están de acuerdo con muchas afirmaciones puntúan alto sea cual sea el contenido. ¿Qué sesgo de respuesta es y cómo puede reducirse?

  1. AEfectos de orden; contrabalancear a los participantes
  2. BSesgo de aquiescencia; incluir ítems redactados en sentido inverso
  3. CCaracterísticas de la demanda; usar un diseño de doble ciego
  4. DSesgo de deseabilidad social; usar una muestra mayor
3.Estadística descriptivaMedia
152025303540

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 25, 15, 17, 42, 17.

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

Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 50 y desviación típica 15. Calcula la puntuación z z de una nota de 59.

μ = 50σ = 15x = 59
z =
5.ProbabilidadMedia
n = 11k = 4N = ?

¿De cuántas formas N se puede elegir un comité de 4 personas entre un grupo de 11? El orden no importa.

n = 11k = 4
N =
6.ProbabilidadDifícil
n = 8, p = 0,4: P(X ≤ 1) = ?k012345678

Se prueban 8 componentes y cada uno falla con probabilidad 0,4, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de que falle como mucho uno?

n = 8p = 0,4
P =
7.Distribución normalMedia
150 kg148,2 kgT = X₁ + … + X₆?

Las masas de sacos de cemento son independientes y normales con media 25 kg y desviación típica 0,5 kg. Halla la probabilidad P de que la masa total de 6 de ellos supere 148,2 kg. Redondea z a dos decimales.

μ = 25 kgσ = 0,5 kgn = 6> 148,2 kg
P =
8.Distribución normalDifícil
35455565758595puntossuperior 25%

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 25 % superior sombreado quede a su derecha. Halla el punto de corte x.

μ = 65 puntosσ = 10 puntos25%
x = puntos
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 13, s = 11,5LUx̄ = 64,5E = ?99%

Una muestra de 13 elementos tiene media 64,5 y desviación típica s = 11,5. La población es aproximadamente normal. Calcula el margen de error E de un intervalo de confianza del 99 % para la media.

n = 13x̄ = 64,5s = 11,599%t(12) = 3,055
E =
10.Intervalos de confianzaDifícil
μ₁ − μ₂, t(19) = 2,8610LU = ?x̄₁ − x̄₂E99%

Se prueban dos fertilizantes. Grupo de parcelas 1: 8 parcelas, rendimiento medio 92 kg, desviación típica 9,5 kg. Grupo de parcelas 2: 13 parcelas, media 96 kg, desviación típica 10 kg. Supón varianzas iguales (t con varianza combinada, gl = n₁ + n₂ − 2). Halla el límite superior del intervalo de confianza del 99 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 8x̄₁ = 92s₁ = 9,5n₂ = 13x̄₂ = 96s₂ = 1099%t(19) = 2,861
límite superior = kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−2,2012,201t = ?df = 11

12 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 4,95 y la desviación típica de las diferencias es 5,2. Halla el estadístico del contraste para datos emparejados t para H₀: μd = 0.

n = 12d̄ = 4,95sd = 5,2
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 3α = 0,01βσ = 7, potencia 80%, n = ?

Un contraste z unilateral con α = 0,01 debe detectar un desplazamiento de la media de 3 unidades con una potencia del 80 %. La desviación típica es 7. Halla el tamaño muestral mínimo n.

α = 0,01potencia = 80%δ = 3σ = 7zα = 2,326zβ = 0,842
n =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy1283365377519581158xy51030405060

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
xy12321631641358xy24101520x = 1,5

La tabla da 5 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. Se hace una nueva observación (1,5, 15). Halla su residuo e = y − ŷ.

n = 5(1,5, 15)
e =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sínoTotalhombres322860mujeres245680Total5684140

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 = 1402 × 2
χ² =
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

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. 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 · Las hipótesis, los métodos y el plan de análisis se registran públicamente antes de recoger los datos

Por qué esta es la respuesta

El prerregistro separa los análisis confirmatorios de los exploratorios y reduce prácticas como el p-hacking y el HARKing.

Respuesta

B · Las hipótesis, los métodos y el plan de análisis se registran públicamente antes de recoger los datos
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: B · Sesgo de aquiescencia; incluir ítems redactados en sentido inverso

Por qué esta es la respuesta

La aquiescencia es la tendencia a mostrarse de acuerdo con los ítems. Mezclar ítems redactados en sentido positivo y negativo hace que estar de acuerdo con todo ya no produzca una puntuación extrema.

Respuesta

B · Sesgo de aquiescencia; incluir ítems redactados en sentido inverso
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 11,19

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 = 116/5 = 23,2

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 1,8² + (−8,2)² + (−6,2)² + 18,8² + (−6,2)² = 500,8

Desviación típica

s = √(500,8/4) = 11,19

Respuesta

s = 11,19
4.Estadística descriptiva

Respuesta: z = 0,6

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 = (59 − 50)/15 = 0,6

Respuesta

z = 0,6
5.Probabilidad

Respuesta: N = 330

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(11, 4) = (11·10·9·8)/(4·3·2·1) = 330

Respuesta

N = 330
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,1064

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.

Cero y un fallo

P(X = 0) = 0,68 = 0,0168
P(X = 1) = 8·0,4·0,67 = 0,08958

Súmalas

P = 0,0168 + 0,08958 = 0,1064

Respuesta

P = 0,1064
7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,9292

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 = 150 kg, σT = 0,5·√6 = 1,225 kg

Tipificar

z = (148,2 − 150)/1,225 = −1,47

Probabilidad

P = 1 − Φ(−1,47) = 0,9292

Respuesta

P = 0,9292
8.Distribución normal

Respuesta: x = 71,7 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) = 0,75

z según la tabla

z ≈ 0,67

De vuelta a las unidades originales

x = 65 + 0,67·10 = 71,7 puntos

Respuesta

x = 71,7 puntos
9.Intervalos de confianza

Respuesta: E = 9,744

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 = 3,055·11,5/√13 = 9,744

Respuesta

E = 9,744
10.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = 8,623 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 = (7·9,5² + 12·10²)/19 = 96,41
sp = 9,819

Margen de error

E = 2,861·9,819·√(1/8 + 1/13) = 12,62

Intervalo

−4 ± 12,62 → [−16,62, 8,623]

Respuesta

límite superior = 8,623 kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 3,298

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 = 5,2/√12 = 1,501

Estadístico de contraste

t = 4,95/1,501 = 3,298

Respuesta

t = 3,298

Con gl = 11, el valor crítico bilateral al 5 % es 2,201; |t| es mayor, así que se rechaza H₀.

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: n = 55

Tamaño muestral para un contraste: para detectar un desplazamiento real δ con potencia 1 − β en un contraste z unilateral de nivel α, el error típico debe cumplir δ = (z_α + z_β)·σ/√n, así que n = ((z_α + z_β)·σ/δ)², redondeado hacia arriba.

Despejar n

n = ((2,326 + 0,842)·7/3)² = 54,64

Redondear hacia arriba

n = 55

Respuesta

n = 55
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9675

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 = 36/6 = 6
ȳ = 268/6 = 44,67

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 230
Syy = Σ(y − ȳ)² = 807,3

Coeficiente de correlación

r = 230/√(70·807,3) = 0,9675

Respuesta

r = 0,9675
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: e = −5,15

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 = 15/5 = 3
ȳ = 76/5 = 15,2

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −33

Recta de regresión

b = −33/10 = −3,3
a = 15,2 − (−3,3)·3 = 25,1
ŷ = 25,1 − 3,3·x

Valor predicho

ŷ = 25,1 + (−3,3)·1,5 = 20,15

Residuo

e = 15 − 20,15 = −5,15

Respuesta

e = −5,15

El punto está por debajo de la recta.

15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 7,778

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

hombres: 60·56/140 = 24, 60·84/140 = 36
mujeres: 80·56/140 = 32, 80·84/140 = 48

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (32 − 24)²/24 + (28 − 36)²/36 + (24 − 32)²/32 + (56 − 48)²/48
χ² = 7,778

Respuesta

χ² = 7,778

gl = 1. Con α = 0,05 el valor crítico es 3,841, así que H₀ (independencia) se rechaza.

16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ²crit = 5,991

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

Tabla

χ²crit(df = 2, α = 0,05) = 5,991

Respuesta

χ²crit = 5,991

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

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