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 alfa de Cronbach de 0,88 en una escala de ansiedad de 15 ítems indica:

  1. AUna buena consistencia interna de los ítems
  2. BQue la escala tiene un efecto significativo sobre la ansiedad
  3. CQue las puntuaciones son estables durante seis meses
  4. DQue la escala predice bien la ansiedad futura
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un ANOVA factorial 2 × 3 muestra que un fármaco mejora la memoria en adultos jóvenes pero no en adultos mayores. ¿Qué se ha encontrado?

  1. ASolo un efecto principal de la edad
  2. BUna interacción entre fármaco y edad
  3. CUn efecto suelo
  4. DUn error de tipo I
3.Estadística descriptivaMedia
152025303540455055

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 57, 39, 55, 55, 13.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 50 y desviación típica 20. ¿Qué proporción P de valores está por encima de 62?

μ = 50σ = 20x = 62
P =
5.ProbabilidadMedia
xp(x)00,3510,0520,230,240,2μ = 1,85

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

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,35, 0,05, 0,2, 0,2, 0,2
σ =
6.ProbabilidadDifícil
xp(x)10,3520,3530,1540,0550,1μ

X tiene la distribución mostrada, y Y = 5X + 5. Halla la desviación típica σY de Y.

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,35, 0,35, 0,15, 0,05, 0,1Y = 5X + 5
σY =
7.Distribución normalMedia
−3−2−10123zárea sombreada a la derecha de z = 0,6772

Arrastra z para que el área sombreada bajo la curva normal estándar, a la derecha de z, sea 0,6772. Halla z con dos decimales.

A = 0,6772
z =
8.Distribución normalDifícil
35455565758595puntossuperior 95%

Para las notas de un examen, la distribución es normal, con media 65 puntos y desviación típica 10 puntos. Arrastra el punto de corte para que el 95 % superior sombreado quede a su derecha. Halla el punto de corte x.

μ = 65 puntosσ = 10 puntos95%
x = puntos
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 21, s = 11,5LU = ?x̄ = 25,5E95%

Una muestra de 21 elementos tiene media 25,5 y desviación típica s = 11,5. La población es aproximadamente normal. Calcula el límite superior del intervalo de confianza del 95 % para la media.

n = 21x̄ = 25,5s = 11,595%t(20) = 2,086
límite superior =
10.Intervalos de confianzaDifícil
μ₁ − μ₂, t(20) = 2,0860LU = ?x̄₁ − x̄₂E95%

Se prueban dos fertilizantes. Grupo de parcelas 1: 11 parcelas, rendimiento medio 39 kg, desviación típica 8,5 kg. Grupo de parcelas 2: 11 parcelas, media 48,5 kg, desviación típica 10 kg. Supón varianzas iguales (t con varianza combinada, gl = n₁ + n₂ − 2). Halla el límite superior del intervalo de confianza del 95 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 11x̄₁ = 39s₁ = 8,5n₂ = 11x̄₂ = 48,5s₂ = 1095%t(20) = 2,086
límite superior = kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−1,441,44p = ?

Se afirma que la media de una población es 80; se sabe que la desviación típica poblacional es 7,5. Una muestra aleatoria de 25 observaciones tiene una media de 82,16. Contrasta H₀: μ = 80 frente a H₁: μ ≠ 80. Halla el p-valor p.

μ₀ = 80σ = 7,5n = 25x̄ = 82,16H₁: μ ≠ μ₀
p =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
σ = 5, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1,595%

¿Qué tamaño debe tener una muestra para que el intervalo de confianza del 95 % para una media tenga un margen de error de como mucho 1,5? La desviación típica es 5. Calcula el menor tamaño muestral n.

σ = 5E = 1,595%
n =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy25145665486710671280xy51050607080

La tabla da 6 observaciones emparejadas de x = horas de estudio e y = nota del examen. Se dan sus sumas. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r a partir de estas sumas.

n = 6Σx = 42Σy = 375Σx² = 364Σy² = 24031Σxy = 2816
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy125224322417519xy242025x = 1,5

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = antigüedad del coche en años e y = precio en miles de €. Usa la recta de mínimos cuadrados ŷ = a + b·x. Se hace una nueva observación (1,5, 19). Halla su residuo e = y − ŷ.

n = 5(1,5, 19)
e =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
autobúsbicicletacocheTotalestudiantes31232276personal19343083Total505752159

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

total de fila = 83total de columna = 57N = 159
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 7 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 = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · Una buena consistencia interna de los ítems

Por qué esta es la respuesta

El alfa de Cronbach estima la consistencia interna; los valores en torno a 0,7 o superiores suelen considerarse aceptables. Por sí solo no demuestra la validez.

Respuesta

A · Una buena consistencia interna de los ítems
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: B · Una interacción entre fármaco y edad

Por qué esta es la respuesta

Hay una interacción cuando el efecto de un factor difiere entre los niveles de otro. Aquí el efecto del fármaco depende del grupo de edad.

Respuesta

B · Una interacción entre fármaco y edad
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 18,69

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 = 219/5 = 43,8

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 13,2² + (−4,8)² + 11,2² + 11,2² + (−30,8)² = 1397

Desviación típica

s = √(1397/4) = 18,69

Respuesta

s = 18,69
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,2743

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 = 0,6

Tabla de la normal estándar

Φ(0,6) = 0,7257
P = 1 − 0,7257 = 0,2743

Respuesta

P = 0,2743
5.Probabilidad

Respuesta: σ = 1,558

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 + 1·0,05 + 2·0,2 + 3·0,2 + 4·0,2 = 1,85

Media de los cuadrados

E(X²) = 0·0,35 + 1·0,05 + 4·0,2 + 9·0,2 + 16·0,2 = 5,85

Varianza

Var(X) = 5,85 − 1,85² = 2,428
σ = √2,428 = 1,558

Respuesta

σ = 1,558
6.Probabilidad

Respuesta: σY = 6,245

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 = 2,2, Var(X) = 1,56, σX = 1,249

Cambio lineal

σY = |5|·1,249 = 6,245

Respuesta

σY = 6,245

La media sí se desplaza: E(Y) = 5·2,2 + 5 = 16.

7.Distribución normal

Respuesta: z = −0,46

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 − 0,6772 = 0,3228

Lee la tabla de z al revés

Busca 0,3228 dentro de la tabla y lee z.

z = −0,46

Respuesta

z = −0,46
8.Distribución normal

Respuesta: x = 48,6 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 = 65 − 1,64·10 = 48,6 puntos

Respuesta

x = 48,6 puntos
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = 30,73

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.

Valor crítico

df = n − 1 = 20, t = 2,086

Margen de error

E = 2,086·11,5/√21 = 5,235

Intervalo

25,5 ± 5,235 → [20,27, 30,73]

Respuesta

límite superior = 30,73
10.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = −1,245 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 = (10·8,5² + 10·10²)/20 = 86,13
sp = 9,28

Margen de error

E = 2,086·9,28·√(1/11 + 1/11) = 8,255

Intervalo

−9,5 ± 8,255 → [−17,75, −1,245]

Respuesta

límite superior = −1,245 kg
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: p = 0,1499

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 = 7,5/√25 = 1,5
z = (82,16 − 80)/1,5 = 1,44

Área de la cola

Φ(1,44) = 0,9251
1 − Φ(1,44) = 0,0749

p-valor

p = 2·0,0749 = 0,1499

Respuesta

p = 0,1499

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

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: n = 43

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 = (1,96·5/1,5)² = 42,68

Redondear hacia arriba

n = 43

Respuesta

n = 43
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9371

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 = 2816 − 42·375/6 = 191
Sxx = 364 − 42²/6 = 70
Syy = 24031 − 375²/6 = 593,5

Coeficiente de correlación

r = 191/√(70·593,5) = 0,9371

Respuesta

r = 0,9371
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: e = −5,25

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 = 107/5 = 21,4

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −19

Recta de regresión

b = −19/10 = −1,9
a = 21,4 − (−1,9)·3 = 27,1
ŷ = 27,1 − 1,9·x

Valor predicho

ŷ = 27,1 + (−1,9)·1,5 = 24,25

Residuo

e = 19 − 24,25 = −5,25

Respuesta

e = −5,25

El punto está por debajo de la recta.

15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: E = 29,75

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 = 83·57/159 = 29,75

Respuesta

E = 29,75
16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ²crit = 11,07

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

Tabla

χ²crit(df = 5, α = 0,05) = 11,070

Respuesta

χ²crit = 11,070

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

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