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

Unos expertos comprueban si los ítems de un examen de matemáticas abarcan todos los temas del temario. Esto evalúa:

  1. ALa validez de contenido
  2. BLa validez predictiva
  3. CLa fiabilidad test-retest
  4. DLa validez ecológica
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

En la teoría fundamentada (grounded theory), la recogida de datos continúa hasta que:

  1. ASe ha entrevistado al menos a 1,000 participantes
  2. BSe alcanza la saturación teórica y los nuevos datos no aportan categorías nuevas
  3. CSe confirma la hipótesis original
  4. DSe obtiene un valor p inferior a 0,05
3.Estadística descriptivaMedia
15202530354045

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 12, 24, 28, 45, 35.

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

Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 100 y desviación típica 10. Calcula la puntuación z z de una nota de 112,5.

μ = 100σ = 10x = 112,5
z =
5.ProbabilidadMedia
rojas: 6azules: 3

Una bolsa tiene 6 bolas rojas y 3 azules. Sacas dos bolas sin devolver la primera. ¿Cuál es la probabilidad P de que las dos sean rojas?

6 / 3
P =
6.ProbabilidadDifícil
xp(x)10,3520,2530,3540,05μ

X tiene la distribución mostrada, y Y = 10X + 20. Halla la desviación típica σY de Y.

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,35, 0,25, 0,35, 0,05Y = 10X + 20
σY =
7.Distribución normalMedia
105 s99,9 sX + Y?

X es normal con media 60 s y desviación típica 5 s; Y es independiente y normal con media 45 s y desviación típica 4 s. Halla la probabilidad P de que X + Y sea mayor que 99,9 s. Redondea z a dos decimales.

μX = 60, σX = 5μY = 45, σY = 4X + Y > 99,9 s
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
μ₁ − μ₂0LUx̄₁ − x̄₂E = ?99%

Se compara la duración de la batería de dos modelos de móvil. Modelo 1: 100 móviles, media 140,5 h, desviación típica conocida 5 h. Modelo 2: 80 móviles, media 129,5 h, desviación típica conocida 8 h. Halla el margen de error E del intervalo de confianza del 99 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 100x̄₁ = 140,5 hσ₁ = 5 hn₂ = 80x̄₂ = 129,5 hσ₂ = 8 h99%
E = h
10.Intervalos de confianzaDifícil
p = 0,5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0190%

No se sabe nada de antemano sobre la proporción de productos defectuosos. ¿Cuántos productos n hay que inspeccionar para que un intervalo de confianza del 90 % para la proporción tenga un margen de error de como máximo 0,01?

p = 0,5E = 0,0190%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −1,98401,984

Una muestra de 100 estudiantes tiene una nota media de 502,3 y una desviación típica muestral de 8. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 500.

μ₀ = 500x̄ = 502,3s = 8n = 100
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 4α = 0,05βσ = 12, potencia 80%, n = ?

Un contraste z unilateral con α = 0,05 debe detectar un desplazamiento de la media de 4 unidades con una potencia del 80 %. La desviación típica es 12. Halla el tamaño muestral mínimo n.

α = 0,05potencia = 80%δ = 4σ = 12zα = 1,645zβ = 0,842
n =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy1423475497609621170xy51040506070

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = gasto en publicidad en miles de € e y = ventas en miles de €. Se dan sus sumas. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r a partir de estas sumas.

n = 6Σx = 36Σy = 330Σx² = 286Σy² = 18718Σxy = 2176
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy2144688111015xy510051015x = 7

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 (7, 6). Halla su residuo e = y − ŷ.

n = 5(7, 6)
e =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sin defectolevegraveTotalturno de día173647100turno de noche7282560Total246472160

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 = 1602 × 3
χ² =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil

Se realiza una prueba de chi cuadrado de independencia sobre una tabla de contingencia con 3 filas y 5 columnas (sin contar los totales). ¿Cuántos grados de libertad df tiene la prueba?

3 × 5
df =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · La validez de contenido

Por qué esta es la respuesta

La validez de contenido es el grado en que una medida abarca todos los aspectos relevantes del constructo, normalmente según el juicio de expertos.

Respuesta

A · La validez de contenido
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: B · Se alcanza la saturación teórica y los nuevos datos no aportan categorías nuevas

Por qué esta es la respuesta

La teoría fundamentada desarrolla la teoría de forma inductiva, recogiendo y codificando los datos a la vez, y deja de muestrear cuando los nuevos datos ya no desarrollan las categorías.

Respuesta

B · Se alcanza la saturación teórica y los nuevos datos no aportan categorías nuevas
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 12,32

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 = 144/5 = 28,8

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = (−16,8)² + (−4,8)² + (−0,8)² + 16,2² + 6,2² = 606,8

Desviación típica

s = √(606,8/4) = 12,32

Respuesta

s = 12,32
4.Estadística descriptiva

Respuesta: z = 1,25

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 = (112,5 − 100)/10 = 1,25

Respuesta

z = 1,25
5.Probabilidad

Respuesta: P = 0,4167

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 = 6/9 · 5/8 = 30/72 = 0,4167

Respuesta

P = 0,4167
6.Probabilidad

Respuesta: σY = 9,434

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 = 2,1, Var(X) = 0,89, σX = 0,9434

Cambio lineal

σY = |10|·0,9434 = 9,434

Respuesta

σY = 9,434

La media sí se desplaza: E(Y) = 10·2,1 + 20 = 41.

7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,7881

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 de la suma

μ = 105 s, σ = √(5² + 4²) = 6,403 s

Tipificar

z = (99,9 − 105)/6,403 = −0,8

Cola superior

P = 1 − Φ(−0,8) = 1 − 0,2119 = 0,7881

Respuesta

P = 0,7881
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: E = 2,64 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 = 140,5 − 129,5 = 11

Error típico

SE = √(5²/100 + 8²/80) = 1,025

Margen de error

E = 2,576·1,025 = 2,64

Respuesta

E = 2,64 h

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

10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 6766

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.

Despejar n

n = 1,645²·0,5·0,5/0,01² = 6765

Redondear hacia arriba

n = 6766

Respuesta

n = 6766
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 2,875

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 = 8/√100 = 8/10 = 0,8

Estadístico de contraste

t = (502,3 − 500)/0,8 = 2,875

Respuesta

t = 2,875
t0,025; df = 99 = 1,984

|t| > 1,984, así que se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: n = 56

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 = ((1,645 + 0,842)·12/4)² = 55,67

Redondear hacia arriba

n = 56

Respuesta

n = 56
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,983

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 = 2176 − 36·330/6 = 196
Sxx = 286 − 36²/6 = 70
Syy = 18718 − 330²/6 = 568

Coeficiente de correlación

r = 196/√(70·568) = 0,983

Respuesta

r = 0,983
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: e = −3,55

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 = 39/5 = 7,8

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 70

Recta de regresión

b = 70/40 = 1,75
a = 7,8 − 1,75·6 = −2,7
ŷ = −2,7 + 1,75·x

Valor predicho

ŷ = −2,7 + 1,75·7 = 9,55

Residuo

e = 6 − 9,55 = −3,55

Respuesta

e = −3,55

El punto está por debajo de la recta.

15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 2,015

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

turno de día: 100·24/160 = 15, 100·64/160 = 40, 100·72/160 = 45
turno de noche: 60·24/160 = 9, 60·64/160 = 24, 60·72/160 = 27

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (17 − 15)²/15 + (36 − 40)²/40 + (47 − 45)²/45 + (7 − 9)²/9 + (28 − 24)²/24 + (25 − 27)²/27
χ² = 2,015

Respuesta

χ² = 2,015

gl = 2. Con α = 0,05 el valor crítico es 5,991, así que H₀ (independencia) no se rechaza.

16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: df = 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.

Grados de libertad

df = (3 − 1)·(5 − 1) = 8

Respuesta

df = 8

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