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

La validez ecológica se refiere a:

  1. ASi una prueba parece medir lo correcto
  2. BCuánto se generalizan los hallazgos a situaciones de la vida real
  3. CSi una prueba predice la conducta futura
  4. DCuán consistente es una prueba en el tiempo
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un estudio de memoria usa un diseño de medidas repetidas en el que todos aprenden la lista A y luego la lista B. El recuerdo es mejor con la lista B. ¿Cuál es el fallo más probable?

  1. AEl uso de un nivel de medida ordinal
  2. BDiferencias individuales entre los grupos
  3. CUn tamaño muestral demasiado grande
  4. DEfectos de orden como la práctica, porque las condiciones no se contrabalancearon
3.Estadística descriptivaMedia
10152025303540

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 21, 25, 16, 44, 10.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 60 y desviación típica 15. ¿Qué proporción P de valores está por encima de 45?

μ = 60σ = 15x = 45
P =
5.ProbabilidadMedia
xp(x)00,3510,220,230,240,05μ = 1,4

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

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,35, 0,2, 0,2, 0,2, 0,05
Var(X) =
6.ProbabilidadDifícil
n = 6, p = 0,7: P(X = 2) = ?k0123456

Un examen tiene 6 preguntas de opción múltiple. Una estudiante que contesta al azar acierta cada una con probabilidad 0,7, de forma independiente. ¿Cuál es la probabilidad P de acertar exactamente 2?

n = 6p = 0,7k = 2
P =
7.Distribución normalMedia
−3−2−10123zárea sombreada a la derecha de z = 0,0694

Arrastra z para que el área sombreada bajo la curva normal estándar, a la derecha de z, sea 0,0694. Halla z con dos decimales.

A = 0,0694
z =
8.Distribución normalDifícil
4 s0X − Y?

El tiempo por vuelta X del corredor A y el tiempo por vuelta Y del corredor B son independientes y normales: X tiene media 52 s y desviación típica 4 s, Y tiene media 48 s y desviación típica 3 s. Halla la probabilidad P de que X sea mayor que Y. Redondea z a dos decimales.

μX = 52 s, σX = 4 sμY = 48 s, σY = 3 s
P =
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 6, sd​ = 3,70L = ?Ud̄ = 2,6E90%

Se mide la tensión arterial de 6 pacientes antes y después de un tratamiento. Las diferencias d = antes − después (mmHg) tienen media 2,6 y desviación típica 3,7. Halla el límite inferior del intervalo de confianza del 90 % para la diferencia media.

n = 6d̄ = 2,6sd = 3,790%t(5) = 2,015
límite inferior = mmHg
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 16, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1,599%

La desviación típica poblacional es 16. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 99 % para la media tenga un margen de error de como máximo 1,5?

σ = 16E = 1,599%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−1,461,46p = ?

Se afirma que la media de una población es 80; se sabe que la desviación típica poblacional es 30. Una muestra aleatoria de 144 observaciones tiene una media de 76,35. Contrasta H₀: μ = 80 frente a H₁: μ ≠ 80. Halla el p-valor p.

μ₀ = 80σ = 30n = 144x̄ = 76,35H₁: μ ≠ μ₀
p =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
−1,961,96z = ?

En un ensayo se recuperan 84 de 120 pacientes con el tratamiento A y 156 de 200 pacientes con el tratamiento B. Usando la proporción combinada, halla el estadístico de contraste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 84n₁ = 120x₂ = 156n₂ = 200
z =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy1403475557659751181xy510406080

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = gasto en publicidad en miles de € e y = ventas en miles de €. Halla el coeficiente de determinación r² de la recta de mínimos cuadrados.

n = 6
r² =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy147246348447553659xy24645505560ŷ = 52

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = gasto en publicidad en miles de € e y = ventas en miles de €. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. ¿Para qué valor x predice la recta ŷ = 52?

n = 6ŷ = 52
x =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sin defectolevegraveTotalturno de día40173188turno de noche37312694Total774857182

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

total de fila = 94total de columna = 48N = 182
E =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil

Se realiza una prueba de chi cuadrado de independencia sobre una tabla de contingencia con 2 filas y 3 columnas (sin contar los totales). ¿Cuántos grados de libertad df tiene la prueba?

2 × 3
df =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: B · Cuánto se generalizan los hallazgos a situaciones de la vida real

Por qué esta es la respuesta

La validez ecológica trata de si los resultados se aplican a situaciones cotidianas. Los estudios de laboratorio muy controlados suelen puntuar bajo en ella.

Respuesta

B · Cuánto se generalizan los hallazgos a situaciones de la vida real
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: D · Efectos de orden como la práctica, porque las condiciones no se contrabalancearon

Por qué esta es la respuesta

Cuando todos los participantes pasan por las condiciones en el mismo orden, la mejora puede reflejar la práctica y no la lista. El contrabalanceo (ABBA, o la mitad AB y la otra mitad BA) lo controla.

Respuesta

D · Efectos de orden como la práctica, porque las condiciones no se contrabalancearon
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 12,91

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 = (−2,2)² + 1,8² + (−7,2)² + 20,8² + (−13,2)² = 666,8

Desviación típica

s = √(666,8/4) = 12,91

Respuesta

s = 12,91
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,8413

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

Tabla de la normal estándar

Φ(−1) = 0,1587
P = 1 − 0,1587 = 0,8413

Respuesta

P = 0,8413
5.Probabilidad

Respuesta: Var(X) = 1,64

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 + 1·0,2 + 2·0,2 + 3·0,2 + 4·0,05 = 1,4

Media de los cuadrados

E(X²) = 0·0,35 + 1·0,2 + 4·0,2 + 9·0,2 + 16·0,05 = 3,6

Varianza

Var(X) = 3,6 − 1,4² = 1,64

Respuesta

Var(X) = 1,64
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,05954

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.

Fórmula binomial

P(X = 2) = 15·0,72·0,34 = 15·0,49·0,0081 = 0,05954

Respuesta

P = 0,05954
7.Distribución normal

Respuesta: z = 1,48

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 de z

Φ(z) = 1 − 0,0694 = 0,9306

Lee la tabla de z al revés

Busca 0,9306 dentro de la tabla y lee z.

z = 1,48

Respuesta

z = 1,48
8.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 diferencia

μ = 52 − 48 = 4 s, σ = 5 s

Tipificar

z = (0 − 4)/5 = −0,8

Probabilidad

P = 1 − Φ(−0,8) = 0,7881

Respuesta

P = 0,7881
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite inferior = −0,4437 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 = 5, t = 2,015

Margen de error

E = 2,015·3,7/√6 = 3,044

Intervalo

2,6 ± 3,044 → [−0,4437, 5,644]

Respuesta

límite inferior = −0,4437 mmHg
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 756

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.

Despejar n

n = (2,576·16/1,5)² = 755

Redondear hacia arriba

El tamaño muestral es un número entero, y redondear hacia abajo haría el margen demasiado grande.

n = 756

Respuesta

n = 756
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: p = 0,1443

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.

Estadístico de contraste

SE = σ/√n = 30/√144 = 2,5
z = (76,35 − 80)/2,5 = −1,46

Área de la cola

Φ(1,46) = 0,9279
1 − Φ(1,46) = 0,0721

p-valor

p = 2·0,0721 = 0,1443

Respuesta

p = 0,1443

p > 0,05, así que no se rechaza H₀ al nivel del 5 %.

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: z = −1,6

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 = 84/120 = 0,7
p̂₂ = 156/200 = 0,78
p̂ = 240/320 = 0,75

Error típico bajo H₀

SE = √(0,75·0,25·(1/120 + 1/200)) = 0,05

Estadístico de contraste

z = (0,7 − 0,78)/0,05 = −1,6

Respuesta

z = −1,6

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

13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r² = 0,9951

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 = 363/6 = 60,5

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 299
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1284

Coeficiente de determinación

r² = 299²/(70·1284) = 0,9951

Respuesta

r² = 0,9951

Aproximadamente el 99,51 % de la variación de y queda explicada por la recta.

14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: x = 4,375

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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 300/6 = 50

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 40

Recta de regresión

b = 40/17,5 = 2,286
a = 50 − 2,286·3,5 = 42
ŷ = 42 + 2,286·x

Despeja x

x = (52 − 42)/2,286 = 4,375

Respuesta

x = 4,375
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: E = 24,79

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 = 94·48/182 = 24,79

Respuesta

E = 24,79
16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: df = 2

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 = (2 − 1)·(3 − 1) = 2

Respuesta

df = 2

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