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

Las características de la demanda son:

  1. ASeñales que hacen que los participantes adivinen el objetivo y cambien su conducta
  2. BLas características de la muestra
  3. CLos requisitos estadísticos de una prueba
  4. DLas exigencias formales de un comité de ética antes de que pueda empezar un estudio
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

En el análisis temático, el analista principalmente:

  1. ACuenta solo la frecuencia de palabras
  2. BIdentifica patrones recurrentes de significado en datos cualitativos
  3. CCalcula la puntuación media de cada tema para compararlos estadísticamente
  4. DPone a prueba una hipótesis numérica
3.Estadística descriptivaMedia
2530354045

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 23, 38, 37, 48, 22, 44.

n = 6
s =
4.Estadística descriptivaDifícil
z −2−1012

Las notas de un examen siguen una distribución normal con media 100 y desviación típica 15. Calcula la puntuación z z de una nota de 106.

μ = 100σ = 15x = 106
z =
5.ProbabilidadMedia
xp(x)100,3200,35300,15400,2μ = 22,5

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

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0,3, 0,35, 0,15, 0,2
Var(X) =
6.ProbabilidadDifícil
€p(x)−50,75150,2450,05

Jugar una partida cuesta 5 €. Ganas 20 € con probabilidad 0,2 y 50 € con probabilidad 0,05; en otro caso no ganas nada. La apuesta no se devuelve. Halla la ganancia neta esperada E(G) por partida.

apuesta = €5€20: p = 0,2€50: p = 0,05
E(G) = €
7.Distribución normalMedia
4570P = ?

Supón que las notas de un examen siguen una distribución normal con media 65 puntos y desviación típica 10 puntos. ¿Qué fracción está entre 45 y 70 puntos? Da P como número decimal.

μ = 65σ = 10x1 = 45x2 = 70
P =
8.Distribución normalDifícil
35455565758595puntossuperior 25%

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 25 % superior sombreado quede a su derecha. Halla el punto de corte x.

μ = 65 puntosσ = 10 puntos25%
x = puntos
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 25, s = 13,5L = ?Ux̄ = 35,5E99%

Una muestra de 25 elementos tiene media 35,5 y desviación típica s = 13,5. La población es aproximadamente normal. Calcula el límite inferior del intervalo de confianza del 99 % para la media.

n = 25x̄ = 35,5s = 13,599%t(24) = 2,797
límite inferior =
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 20, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 199%

La desviación típica poblacional es 20. ¿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?

σ = 20E = 199%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−0,840,84p = ?

Se afirma que la media de una población es 50; se sabe que la desviación típica poblacional es 4. Una muestra aleatoria de 64 observaciones tiene una media de 50,42. Contrasta H₀: μ = 50 frente a H₁: μ ≠ 50. Halla el p-valor p.

μ₀ = 50σ = 4n = 64x̄ = 50,42H₁: μ ≠ μ₀
p =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
−1,961,96z = ?

En un ensayo se recuperan 63 de 250 pacientes con el tratamiento A y 99 de 300 pacientes con el tratamiento B. Usando la proporción combinada, halla el estadístico de contraste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 63n₁ = 250x₂ = 99n₂ = 300
z =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy344449553657763xy465060

La tabla da 5 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 = 5
r² =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy1202183134135866xy2465101520x = 2,5

La tabla da 6 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 (2,5, 14). Halla su residuo e = y − ŷ.

n = 6(2,5, 14)
e =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
bajomedioaltoTotalurbano3741886rural35262889Total726736175

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

total de fila = 89total de columna = 67N = 175
E =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil
sínoTotaledad 18–308317100edad 31–50483280edad 51+6535100Total19684280dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

La tabla muestra las frecuencias observadas. Contrasta con α = 0,01 si las dos variables son independientes (sin corrección por continuidad). Calcula el estadístico de contraste χ² y compáralo después con el valor crítico de la tabla.

N = 2803 × 2α = 0,01
χ² =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: A · Señales que hacen que los participantes adivinen el objetivo y cambien su conducta

Por qué esta es la respuesta

Si los participantes deducen la hipótesis, pueden actuar para confirmarla o sabotearla, lo que amenaza la validez. El engaño y los procedimientos ciegos lo reducen.

Respuesta

A · Señales que hacen que los participantes adivinen el objetivo y cambien su conducta
2.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: B · Identifica patrones recurrentes de significado en datos cualitativos

Por qué esta es la respuesta

El análisis temático incluye familiarización, codificación, generación, revisión y denominación de temas y redacción, y se centra en el significado más que en la estadística.

Respuesta

B · Identifica patrones recurrentes de significado en datos cualitativos
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 10,73

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 = 212/6 = 35,33

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = (−12,33)² + 2,667² + 1,667² + 12,67² + (−13,33)² + 8,667² = 575,3

Desviación típica

s = √(575,3/5) = 10,73

Respuesta

s = 10,73
4.Estadística descriptiva

Respuesta: z = 0,4

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 = (106 − 100)/15 = 0,4

Respuesta

z = 0,4
5.Probabilidad

Respuesta: Var(X) = 118,8

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 = 10·0,3 + 20·0,35 + 30·0,15 + 40·0,2 = 22,5

Media de los cuadrados

E(X²) = 100·0,3 + 400·0,35 + 900·0,15 + 1600·0,2 = 625

Varianza

Var(X) = 625 − 22,5² = 118,8

Respuesta

Var(X) = 118,8
6.Probabilidad

Respuesta: E(G) = 1,5 €

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: 15 (p = 0,2), 45 (p = 0,05), −5 (p = 0,75)

Valor esperado

E(G) = 15·0,2 + 45·0,05 − 5·0,75 = 1,5 €

Respuesta

E(G) = 1,5 €

Un valor positivo significa que ganas dinero de media.

7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,6687

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.

Puntuaciones z

z₁ = (45 − 65)/10 = −2
z₂ = (70 − 65)/10 = 0,5

Área entre ambos valores

P = Φ(0,5) − Φ(−2) = 0,6915 − 0,02275 = 0,6687

Respuesta

P = 0,6687
8.Distribución normal

Respuesta: x = 71,7 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) = 0,75

z según la tabla

z ≈ 0,67

De vuelta a las unidades originales

x = 65 + 0,67·10 = 71,7 puntos

Respuesta

x = 71,7 puntos
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite inferior = 27,95

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 = 24, t = 2,797

Margen de error

E = 2,797·13,5/√25 = 7,552

Intervalo

35,5 ± 7,552 → [27,95, 43,05]

Respuesta

límite inferior = 27,95
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 2655

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 = (2,576·20/1)² = 2654

Redondear hacia arriba

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

n = 2655

Respuesta

n = 2655
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: p = 0,4009

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 = 4/√64 = 0,5
z = (50,42 − 50)/0,5 = 0,84

Área de la cola

Φ(0,84) = 0,7995
1 − Φ(0,84) = 0,2005

p-valor

p = 2·0,2005 = 0,4009

Respuesta

p = 0,4009

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

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: z = −1,998

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 = 63/250 = 0,252
p̂₂ = 99/300 = 0,33
p̂ = 162/550 = 0,2945

Error típico bajo H₀

SE = √(0,2945·0,7055·(1/250 + 1/300)) = 0,03904

Estadístico de contraste

z = (0,252 − 0,33)/0,03904 = −1,998

Respuesta

z = −1,998

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

13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r² = 0,9944

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 = 25/5 = 5
ȳ = 266/5 = 53,2

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 46
Syy = Σ(y − ȳ)² = 212,8

Coeficiente de determinación

r² = 46²/(10·212,8) = 0,9944

Respuesta

r² = 0,9944

Aproximadamente el 99,44 % de la variación de y queda explicada por la recta.

14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: e = −1,857

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 = 78/6 = 13

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −50

Recta de regresión

b = −50/17,5 = −2,857
a = 13 − (−2,857)·3,5 = 23
ŷ = 23 − 2,857·x

Valor predicho

ŷ = 23 + (−2,857)·2,5 = 15,86

Residuo

e = 14 − 15,86 = −1,857

Respuesta

e = −1,857

El punto está por debajo de la recta.

15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: E = 34,07

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.

Frecuencia esperada

E = 89·67/175 = 34,07

Respuesta

E = 34,07
16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 13,05

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

edad 18–30: 70, 30
edad 31–50: 56, 24
edad 51+: 70, 30

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (83 − 70)²/70 + (17 − 30)²/30 + (48 − 56)²/56 + (32 − 24)²/24 + (65 − 70)²/70 + (35 − 30)²/30
χ² = 13,05

Decisión

df = 2, χ²crit = 9,210
13,05 > 9,210

Respuesta

χ² = 13,05

χ² está por encima del valor crítico, así que se rechaza H₀: las variables parecen estar relacionadas.

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