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 realizado solo con estudiantes universitarios estadounidenses puede carecer de:

  1. AFiabilidad entre evaluadores
  2. BValidez de contenido
  3. CConsistencia interna
  4. DValidez poblacional
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un metaanálisis combina 40 estudios de una terapia. ¿Por qué su tamaño del efecto global podría seguir siendo demasiado grande?

  1. APor el sesgo de publicación, pueden faltar estudios nulos no publicados
  2. BLos metaanálisis no pueden incluir ensayos aleatorizados
  3. CCombinar estudios siempre elimina todo sesgo
  4. DLos metaanálisis siempre dan efectos menores que los estudios individuales que incluyen
3.Estadística descriptivaMedia
262830323436384042

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 36, 35, 25, 30, 43.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 60 y desviación típica 20. ¿Qué proporción P de valores está por debajo de 44?

μ = 60σ = 20x = 44
P =
5.ProbabilidadMedia
rojas: 8azules: 4

Una bolsa tiene 8 bolas rojas y 4 azules. Sacas dos bolas sin devolver la primera. ¿Cuál es la probabilidad P de que las dos sean rojas?

8 / 4
P =
6.ProbabilidadDifícil
n = 11, p = 0,6: P(X ≤ 1) = ?k01234567891011

Se prueban 11 componentes y cada uno falla con probabilidad 0,6, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de que falle como mucho uno?

n = 11p = 0,6
P =
7.Distribución normalMedia
640 g635,2 gT = X₁ + … + X₁₆?

Las masas de tornillos son independientes y normales con media 40 g y desviación típica 1,2 g. Halla la probabilidad P de que la masa total de 16 de ellos sea inferior a 635,2 g. Redondea z a dos decimales.

μ = 40 gσ = 1,2 gn = 16< 635.2 g
P =
8.Distribución normalDifícil
μ = 500x = ?75%

Supón que las duraciones de las baterías siguen una distribución normal con media 500 h y desviación típica 40 h. Halla el valor x por debajo del cual queda el 75 % de los datos (el percentil 75).

μ = 500σ = 40P = 75%
x = h
9.Intervalos de confianzaMedia
x̄E₁ = 9,490%, n = 100x̄E₂ = ?90%, n = 900

Un intervalo de confianza del 90 % para una media, basado en 100 observaciones y una σ conocida, tiene un margen de error de 9,4. ¿Cuál es el margen de error E₂ si el mismo estudio usa 900 observaciones?

90%n₁ = 100E₁ = 9,4n₂ = 900
E₂ =
10.Intervalos de confianzaDifícil
p = 0,5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,02590%

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 0,025?

p = 0,5E = 0,02590%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −2,01102,011

Una muestra de 49 estudiantes tiene una nota media de 91,14 y una desviación típica muestral de 20. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 100.

μ₀ = 100x̄ = 91,14s = 20n = 49
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
σ = 4, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1,590%

¿Qué tamaño debe tener una muestra para que el intervalo de confianza del 90 % para una media tenga un margen de error de como mucho 1,5? La desviación típica es 4. Calcula el menor tamaño muestral n.

σ = 4E = 1,590%
n =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy15436457878499711111xy5106080100

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = horas de estudio e y = nota del examen. Halla el coeficiente de determinación r² de la recta de mínimos cuadrados.

n = 6
r² =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy2114146258301036xy510102030x = 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. Predice ŷ para x = 7.

n = 5x = 7
ŷ =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
autobúsbicicletacocheTotalestudiantes153253100personal293457120Total4466110220

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 = 2202 × 3
χ² =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil

Una prueba de chi cuadrado de bondad de ajuste compara las frecuencias observadas en 9 categorías con proporciones esperadas totalmente especificadas (no se estima ningún parámetro a partir de los datos). ¿Cuántos grados de libertad df tiene la prueba?

k = 9
df =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: D · Validez poblacional

Por qué esta es la respuesta

La validez poblacional es un tipo de validez externa. Las muestras formadas sobre todo por personas jóvenes, occidentales y con estudios pueden no representar a otras personas.

Respuesta

D · Validez poblacional
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · Por el sesgo de publicación, pueden faltar estudios nulos no publicados

Por qué esta es la respuesta

Si los resultados nulos se publican menos, el efecto combinado está inflado. Los gráficos de embudo y la búsqueda de datos no publicados ayudan a detectarlo y reducirlo.

Respuesta

A · Por el sesgo de publicación, pueden faltar estudios nulos no publicados
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 6,76

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 = 169/5 = 33,8

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 2,2² + 1,2² + (−8,8)² + (−3,8)² + 9,2² = 182,8

Desviación típica

s = √(182,8/4) = 6,76

Respuesta

s = 6,76
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,2119

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 = −0,8

Tabla de la normal estándar

Φ(−0,8) = 0,2119
P = 0,2119

Respuesta

P = 0,2119
5.Probabilidad

Respuesta: P = 0,4242

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 = 8/12 · 7/11 = 56/132 = 0,4242

Respuesta

P = 0,4242
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,000734

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) = 0,411 = 4,194 × 10⁻⁵
P(X = 1) = 11·0,6·0,410 = 0,0006921

Súmalas

P = 4,194 × 10⁻⁵ + 0,0006921 = 0,000734

Respuesta

P = 0,000734
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 del total

μT = 640 g, σT = 1,2·√16 = 4,8 g

Tipificar

z = (635,2 − 640)/4,8 = −1

Probabilidad

P = Φ(−1) = 0,1587

Respuesta

P = 0,1587
8.Distribución normal

Respuesta: x = 527 h

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) = 0,75 → z = 0,6745

Vuelta a x

x = 500 + 0,6745·40 = 526,98 h

Respuesta

x = 526,98 h
9.Intervalos de confianza

Respuesta: E₂ = 3,133

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 = (1,645/1,645)·√(100/900) = 0,3333

Nuevo margen

E₂ = 9,4·0,3333 = 3,133

Respuesta

E₂ = 3,133
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 1083

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 = 1,645²·0,5·0,5/0,025² = 1082

Redondear hacia arriba

n = 1083

Respuesta

n = 1083
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = −3,101

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 = 20/√49 = 20/7 = 2,857

Estadístico de contraste

t = (91,14 − 100)/2,857 = −3,101

Respuesta

t = −3,101
t0,025; df = 48 = 2,011

|t| > 2,011, así que se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: n = 20

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 = (1,645·4/1,5)² = 19,24

Redondear hacia arriba

n = 20

Respuesta

n = 20
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r² = 0,9916

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 = 488/6 = 81,33

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 390
Syy = Σ(y − ȳ)² = 2191

Coeficiente de determinación

r² = 390²/(70·2191) = 0,9916

Respuesta

r² = 0,9916

Aproximadamente el 99,16 % de la variación de y queda explicada por la recta.

14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: ŷ = 26,5

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 = 116/5 = 23,2

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 132

Recta de regresión

b = 132/40 = 3,3
a = 23,2 − 3,3·6 = 3,4
ŷ = 3,4 + 3,3·x

Predicción

ŷ = 3,4 + 3,3·7 = 26,5

Respuesta

ŷ = 26,5
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 2,866

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

estudiantes: 100·44/220 = 20, 100·66/220 = 30, 100·110/220 = 50
personal: 120·44/220 = 24, 120·66/220 = 36, 120·110/220 = 60

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (15 − 20)²/20 + (32 − 30)²/30 + (53 − 50)²/50 + (29 − 24)²/24 + (34 − 36)²/36 + (57 − 60)²/60
χ² = 2,866

Respuesta

χ² = 2,866

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 = 9 − 1 = 8

Respuesta

df = 8

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