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

Una prueba es tan fácil que casi todos los participantes obtienen una puntuación cercana al máximo. Esto se denomina:

  1. AEfecto de orden
  2. BEfecto techo
  3. CEfecto suelo
  4. DEfecto de práctica
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un estudio con 10 participantes encuentra un efecto grande pero no significativo. ¿Cuál es la conclusión más adecuada?

  1. APuede que el estudio careciera de potencia, por lo que el resultado no es concluyente
  2. BEl tamaño del efecto debe estar mal calculado
  3. CEl estudio demuestra que la hipótesis nula es verdadera, puesto que el efecto no fue significativo
  4. DEl efecto debe ser un error de tipo I
3.Estadística descriptivaMedia
15202530354045505560

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 14, 60, 13, 46, 37, 40, 13.

n = 7
s =
4.Estadística descriptivaDifícil
z −2−1012

Una magnitud sigue una distribución normal con media 500 y desviación típica 25. ¿Qué proporción P de valores está por debajo de 510?

μ = 500σ = 25x = 510
P =
5.ProbabilidadMedia
xp(x)00,310,220,2530,25μ = 1,45

Para la distribución mostrada, halla la varianza Var(X) de X.

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,3, 0,2, 0,25, 0,25
Var(X) =
6.ProbabilidadDifícil
n = 6, p = 0,4: P(X ≤ 1) = ?k0123456

Se prueban 6 componentes y cada uno falla con probabilidad 0,4, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de que falle como mucho uno?

n = 6p = 0,4
P =
7.Distribución normalMedia
200 mm200,5 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 200,5 mm. Redondea z a dos decimales.

μX = 120, σX = 0,3μY = 80, σY = 0,4X + Y > 200,5 mm
P =
8.Distribución normalDifícil
10 g0X − Y?

La masa X de un producto de la línea 1 e Y de la línea 2 son independientes y normales: X tiene media 500 g y desviación típica 8 g, Y tiene media 490 g y desviación típica 6 g. Halla la probabilidad P de que X sea mayor que Y. Redondea z a dos decimales.

μX = 500 g, σX = 8 gμY = 490 g, σY = 6 g
P =
9.Intervalos de confianzaMedia
x̄E₁ = 1,395%, n = 36x̄E₂ = ?95%, n = 324

Un intervalo de confianza del 95 % para una media, basado en 36 observaciones y una σ conocida, tiene un margen de error de 1,3. ¿Cuál es el margen de error E₂ si el mismo estudio usa 324 observaciones?

95%n₁ = 36E₁ = 1,3n₂ = 324
E₂ =
10.Intervalos de confianzaDifícil
μ₁ − μ₂, t(20) = 1,7250LU = ?x̄₁ − x̄₂E90%

Se prueban dos fertilizantes. Grupo de parcelas 1: 14 parcelas, rendimiento medio 64 kg, desviación típica 9 kg. Grupo de parcelas 2: 8 parcelas, media 67 kg, desviación típica 5,5 kg. Supón varianzas iguales (t con varianza combinada, gl = n₁ + n₂ − 2). Halla el límite superior del intervalo de confianza del 90 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 14x̄₁ = 64s₁ = 9n₂ = 8x̄₂ = 67s₂ = 5,590%t(20) = 1,725
límite superior = 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 40 piezas tiene una longitud media de 83 mm, y la desviación típica conocida de la línea es 12 mm. Línea 2: una muestra de 30 piezas tiene una media de 85,5 mm, con desviación típica conocida de 17 mm. Halla el estadístico de contraste z para H₀: μ₁ = μ₂, tomando la diferencia como x̄₁ − x̄₂ (línea 1 menos línea 2).

n₁ = 40x̄₁ = 83 mmσ₁ = 12 mmn₂ = 30x̄₂ = 85,5 mmσ₂ = 17 mm
z =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
−1,961,96z = ?

En un ensayo se recuperan 175 de 250 pacientes con el tratamiento A y 65 de 100 pacientes con el tratamiento B. Usando la proporción combinada, halla el estadístico de contraste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 175n₁ = 250x₂ = 65n₂ = 100
z =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy15461760196021682386xy15206080

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = temperatura en °C e y = helados vendidos. Se dan sus sumas. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r a partir de estas sumas.

n = 5Σx = 95Σy = 320Σx² = 1845Σy² = 21336Σxy = 6256
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy14535857277899211101xy5106080100x = 2

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = horas de estudio e y = nota del examen. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. Se hace una nueva observación (2, 57). Halla su residuo e = y − ŷ.

n = 6(2, 57)
e =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sin defectolevegraveTotalturno de día274528100turno de noche5272860Total327256160

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

Una prueba de chi cuadrado de bondad de ajuste comprueba si las frecuencias en 7 categorías siguen una distribución de Poisson cuya media se estima a partir de los mismos datos. ¿Cuántos grados de libertad df tiene la prueba?

k = 7
df =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: B · Efecto techo

Por qué esta es la respuesta

Los efectos techo ocultan las diferencias entre condiciones porque nadie puede puntuar más alto. Los efectos suelo son lo contrario, cuando una tarea es demasiado difícil.

Respuesta

B · Efecto techo
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · Puede que el estudio careciera de potencia, por lo que el resultado no es concluyente

Por qué esta es la respuesta

Con muestras pequeñas, incluso los efectos reales a menudo no alcanzan la significación (error de tipo II). Los investigadores deben informar del tamaño del efecto y del intervalo de confianza y replicar con una muestra mayor.

Respuesta

A · Puede que el estudio careciera de potencia, por lo que el resultado no es concluyente
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 18,77

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 = 223/7 = 31,86

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = (−17,86)² + 28,14² + (−18,86)² + 14,14² + 5,143² + 8,143² + (−18,86)² = 2115

Desviación típica

s = √(2115/6) = 18,77

Respuesta

s = 18,77
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,6554

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 = 0,4

Tabla de la normal estándar

Φ(0,4) = 0,6554
P = 0,6554

Respuesta

P = 0,6554
5.Probabilidad

Respuesta: Var(X) = 1,348

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 = 0·0,3 + 1·0,2 + 2·0,25 + 3·0,25 = 1,45

Media de los cuadrados

E(X²) = 0·0,3 + 1·0,2 + 4·0,25 + 9·0,25 = 3,45

Varianza

Var(X) = 3,45 − 1,45² = 1,348

Respuesta

Var(X) = 1,348
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,2333

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) = 0,66 = 0,04666
P(X = 1) = 6·0,4·0,65 = 0,1866

Súmalas

P = 0,04666 + 0,1866 = 0,2333

Respuesta

P = 0,2333
7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,1587

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 = (200,5 − 200)/0,5 = 1

Cola superior

P = 1 − Φ(1) = 1 − 0,8413 = 0,1587

Respuesta

P = 0,1587
8.Distribución normal

Respuesta: P = 0,8413

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 diferencia

μ = 500 − 490 = 10 g, σ = 10 g

Tipificar

z = (0 − 10)/10 = −1

Probabilidad

P = 1 − Φ(−1) = 0,8413

Respuesta

P = 0,8413
9.Intervalos de confianza

Respuesta: E₂ = 0,4333

Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.

Relación de márgenes

E₂/E₁ = (1,96/1,96)·√(36/324) = 0,3333

Nuevo margen

E₂ = 1,3·0,3333 = 0,4333

Respuesta

E₂ = 0,4333
10.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = 3,08 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 = (13·9² + 7·5,5²)/20 = 63,24
sp = 7,952

Margen de error

E = 1,725·7,952·√(1/14 + 1/8) = 6,08

Intervalo

−3 ± 6,08 → [−9,08, 3,08]

Respuesta

límite superior = 3,08 kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: z = −0,6872

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 = √(12²/40 + 17²/30) = √13,23 = 3,638

Estadístico de contraste

z = (83 − 85,5)/3,638 = −0,6872

Respuesta

z = −0,6872

|z| < 1.96, así que no se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: z = 0,9103

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.

Proporciones muestrales

p̂₁ = 175/250 = 0,7
p̂₂ = 65/100 = 0,65
p̂ = 240/350 = 0,6857

Error típico bajo H₀

SE = √(0,6857·0,3143·(1/250 + 1/100)) = 0,05493

Estadístico de contraste

z = (0,7 − 0,65)/0,05493 = 0,9103

Respuesta

z = 0,9103

|z| < 1.96, así que no se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9511

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 = 6256 − 95·320/5 = 176
Sxx = 1845 − 95²/5 = 40
Syy = 21336 − 320²/5 = 856

Coeficiente de correlación

r = 176/√(40·856) = 0,9511

Respuesta

r = 0,9511
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: e = 4,838

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 = 446/6 = 74,33

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 388

Recta de regresión

b = 388/70 = 5,543
a = 74,33 − 5,543·6 = 41,08
ŷ = 41,08 + 5,543·x

Valor predicho

ŷ = 41,08 + 5,543·2 = 52,16

Residuo

e = 57 − 52,16 = 4,838

Respuesta

e = 4,838

El punto está por encima de la recta.

15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 10,27

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: 100·32/160 = 20, 100·72/160 = 45, 100·56/160 = 35
turno de noche: 60·32/160 = 12, 60·72/160 = 27, 60·56/160 = 21

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (27 − 20)²/20 + (45 − 45)²/45 + (28 − 35)²/35 + (5 − 12)²/12 + (27 − 27)²/27 + (28 − 21)²/21
χ² = 10,27

Respuesta

χ² = 10,27

gl = 2. Con α = 0,05 el valor crítico es 5,991, así que H₀ (independencia) se rechaza.

16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: df = 5

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 = 7 − 1 − 1 = 5

Respuesta

df = 5

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