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 perfectamente normal:

  1. ALa mayoría de las puntuaciones están en las colas
  2. BLa media, la mediana y la moda son iguales
  3. CLa moda es la puntuación más baja
  4. DLa media siempre es mayor que la mediana
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un investigador usa un cuestionario, entrevistas y observación para estudiar el estrés laboral, y los hallazgos coinciden. ¿Cómo se llama este enfoque?

  1. AReplicación
  2. BTriangulación
  3. CContrabalanceo
  4. DEstratificación
3.Estadística descriptivaMedia
15202530354045

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 14, 49, 30, 33, 41, 18.

n = 6
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 encima de 88,75?

μ = 70σ = 15x = 88,75
P =
5.ProbabilidadMedia
xp(x)00,3520,140,260,35μ = 3,1

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

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0,35, 0,1, 0,2, 0,35
σ =
6.ProbabilidadDifícil
€p(x)−20,8880,1380,02

Jugar una partida cuesta 2 €. Ganas 10 € con probabilidad 0,1 y 40 € 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 = €2€10: p = 0,1€40: p = 0,02
E(G) = €
7.Distribución normalMedia
200 mm199,6 mmX + Y?

X es normal con media 120 mm y desviación típica 0,3 mm; Y es independiente y normal con media 80 mm y desviación típica 0,4 mm. Halla la probabilidad P de que X + Y sea mayor que 199,6 mm. Redondea z a dos decimales.

μX = 120, σX = 0,3μY = 80, σY = 0,4X + Y > 199,6 mm
P =
8.Distribución normalDifícil
235240245250255260265gsuperior 40%

Para los pesos de las bolsas, la distribución es normal, con media 250 g y desviación típica 5 g. Arrastra el punto de corte para que el 40 % superior sombreado quede a su derecha. Halla el punto de corte x.

μ = 250 gσ = 5 g40%
x = g
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 10, sd​ = 1,80L = ?Ud̄ = −8,8E99%

Se mide la tensión arterial de 10 pacientes antes y después de un tratamiento. Las diferencias d = antes − después (mmHg) tienen media −8,8 y desviación típica 1,8. Halla el límite inferior del intervalo de confianza del 99 % para la diferencia media.

n = 10d̄ = −8,8sd = 1,899%t(9) = 3,25
límite inferior = mmHg
10.Intervalos de confianzaDifícil
μ₁ − μ₂, t(20) = 2,8450LUx̄₁ − x̄₂E = ?99%

Se prueban dos fertilizantes. Grupo de parcelas 1: 11 parcelas, rendimiento medio 13 kg, desviación típica 3,5 kg. Grupo de parcelas 2: 11 parcelas, media 7,5 kg, desviación típica 1 kg. Supón varianzas iguales (t con varianza combinada, gl = n₁ + n₂ − 2). Halla el margen de error E del intervalo de confianza del 99 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 11x̄₁ = 13s₁ = 3,5n₂ = 11x̄₂ = 7,5s₂ = 199%t(20) = 2,845
E = kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−1,961,96z = ?

Dos líneas de producción fabrican la misma pieza. Línea 1: una muestra de 100 piezas tiene una longitud media de 92 mm, y la desviación típica conocida de la línea es 19 mm. Línea 2: una muestra de 50 piezas tiene una media de 99,2 mm, con desviación típica conocida de 20 mm. Halla el estadístico de contraste z para H₀: μ₁ = μ₂, tomando la diferencia como x̄₁ − x̄₂ (línea 1 menos línea 2).

n₁ = 100x̄₁ = 92 mmσ₁ = 19 mmn₂ = 50x̄₂ = 99,2 mmσ₂ = 20 mm
z =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
σ = 4, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 199%

¿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 1? La desviación típica es 4. Calcula el menor tamaño muestral n.

σ = 4E = 199%
n =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy129225326426523xy24242628

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = antigüedad del coche en años e y = precio en miles de €. Halla el coeficiente de determinación r² de la recta de mínimos cuadrados.

n = 5
r² =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy145817722083239926104xy1520256080100ŷ = 89

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = temperatura en °C e y = helados vendidos. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. ¿Para qué valor x predice la recta ŷ = 89?

n = 5ŷ = 89
x =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
bajomedioaltoTotalurbano1992351rural23141754Total422340105

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

total de fila = 51total de columna = 42N = 105
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

Una prueba de chi cuadrado de bondad de ajuste comprueba si las frecuencias en 9 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 = 0,01.

α = 0,01
χ²crit =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: B · La media, la mediana y la moda son iguales

Por qué esta es la respuesta

Una distribución normal es simétrica y con forma de campana, por lo que las tres medidas de tendencia central coinciden en el centro.

Respuesta

B · La media, la mediana y la moda son iguales
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: B · Triangulación

Por qué esta es la respuesta

La triangulación usa múltiples métodos, fuentes o investigadores. La coincidencia entre ellos aumenta la confianza en la validez de los hallazgos.

Respuesta

B · Triangulación
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 13,32

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 = 185/6 = 30,83

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = (−16,83)² + 18,17² + (−0,8333)² + 2,167² + 10,17² + (−12,83)² = 886,8

Desviación típica

s = √(886,8/5) = 13,32

Respuesta

s = 13,32
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,1056

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 = 1,25

Tabla de la normal estándar

Φ(1,25) = 0,8944
P = 1 − 0,8944 = 0,1056

Respuesta

P = 0,1056
5.Probabilidad

Respuesta: σ = 2,567

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 = 0·0,35 + 2·0,1 + 4·0,2 + 6·0,35 = 3,1

Media de los cuadrados

E(X²) = 0·0,35 + 4·0,1 + 16·0,2 + 36·0,35 = 16,2

Varianza

Var(X) = 16,2 − 3,1² = 6,59
σ = √6,59 = 2,567

Respuesta

σ = 2,567
6.Probabilidad

Respuesta: E(G) = −0,2 €

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: 8 (p = 0,1), 38 (p = 0,02), −2 (p = 0,88)

Valor esperado

E(G) = 8·0,1 + 38·0,02 − 2·0,88 = −0,2 €

Respuesta

E(G) = −0,2 €

Un valor negativo significa que pierdes dinero de media.

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 = 200 mm, σ = √(0,3² + 0,4²) = 0,5 mm

Tipificar

z = (199,6 − 200)/0,5 = −0,8

Cola superior

P = 1 − Φ(−0,8) = 1 − 0,2119 = 0,7881

Respuesta

P = 0,7881
8.Distribución normal

Respuesta: x = 251,3 g

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) = 0,6

z según la tabla

z ≈ 0,25

De vuelta a las unidades originales

x = 250 + 0,25·5 = 251,3 g

Respuesta

x = 251,3 g
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite inferior = −10,65 mmHg

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.

Valor crítico

df = 9, t = 3,25

Margen de error

E = 3,25·1,8/√10 = 1,85

Intervalo

−8,8 ± 1,85 → [−10,65, −6,95]

Respuesta

límite inferior = −10,65 mmHg
10.Intervalos de confianza

Respuesta: E = 3,122 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 = (10·3,5² + 10·1²)/20 = 6,625
sp = 2,574

Margen de error

E = 2,845·2,574·√(1/11 + 1/11) = 3,122

Respuesta

E = 3,122 kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: z = −2,113

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.

Error típico de la diferencia

SE = √(19²/100 + 20²/50) = √11,61 = 3,407

Estadístico de contraste

z = (92 − 99,2)/3,407 = −2,113

Respuesta

z = −2,113

|z| > 1,96, así que se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: n = 107

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 = (2,576·4/1)² = 106,2

Redondear hacia arriba

n = 107

Respuesta

n = 107
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r² = 0,6436

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 = 129/5 = 25,8

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −11
Syy = Σ(y − ȳ)² = 18,8

Coeficiente de determinación

r² = −11²/(10·18,8) = 0,6436

Respuesta

r² = 0,6436

Aproximadamente el 64,36 % de la variación de y queda explicada por la recta.

14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: x = 21,46

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 = 100/5 = 20
ȳ = 416/5 = 83,2

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 357

Recta de regresión

b = 357/90 = 3,967
a = 83,2 − 3,967·20 = 3,867
ŷ = 3,867 + 3,967·x

Despeja x

x = (89 − 3,867)/3,967 = 21,46

Respuesta

x = 21,46
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: E = 20,4

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 = 51·42/105 = 20,4

Respuesta

E = 20,4
16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ²crit = 18,48

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 = 9 − 1 − 1 = 7

Tabla

χ²crit(df = 7, α = 0,01) = 18,475

Respuesta

χ²crit = 18,475

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

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