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

El sesgo del experimentador se reduce de la forma más directa:

  1. AUsando una hipótesis unilateral
  2. BUsando solo voluntarios
  3. CHaciendo que recoja los datos un investigador que no conoce la hipótesis ni las condiciones
  4. DUsando una muestra mayor
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

En el análisis temático, el analista principalmente:

  1. ACalcula la puntuación media de cada tema para compararlos estadísticamente
  2. BIdentifica patrones recurrentes de significado en datos cualitativos
  3. CCuenta solo la frecuencia de palabras
  4. DPone a prueba una hipótesis numérica
3.Estadística descriptivaMedia
152025303540455055

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 56, 26, 14, 19, 35, 12.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 50 y desviación típica 10. ¿Qué proporción P de valores está por encima de 60?

μ = 50σ = 10x = 60
P =
5.ProbabilidadMedia
P(al menos un seis) = ??1?2?3?4?5?6?7P(seis) = 1/6 en cada lanzamiento

Se lanza un dado equilibrado 7 veces. ¿Cuál es la probabilidad P de sacar al menos un seis?

n = 7
P =
6.ProbabilidadDifícil
€p(x)−10,8430,1590,01

Jugar una partida cuesta 1 €. Ganas 4 € con probabilidad 0,15 y 10 € con probabilidad 0,01; en otro caso no ganas nada. La apuesta no se devuelve. Halla la ganancia neta esperada E(G) por partida.

apuesta = €1€4: p = 0,15€10: p = 0,01
E(G) = €
7.Distribución normalMedia
200 mm200,3 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 200,3 mm. Redondea z a dos decimales.

μX = 120, σX = 0,3μY = 80, σY = 0,4X + Y > 200,3 mm
P =
8.Distribución normalDifícil
157164171178185192199cmsuperior 20%

Para las estaturas de los hombres adultos, la distribución es normal, con media 178 cm y desviación típica 7 cm. Arrastra el punto de corte para que el 20 % superior sombreado quede a su derecha. Halla el punto de corte x.

μ = 178 cmσ = 7 cm20%
x = cm
9.Intervalos de confianzaMedia
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E90%

Se compara la duración de la batería de dos modelos de móvil. Modelo 1: 40 móviles, media 60 h, desviación típica conocida 15 h. Modelo 2: 100 móviles, media 61,5 h, desviación típica conocida 9 h. Halla el límite superior del intervalo de confianza del 90 % para μ₁ − μ₂.

n₁ = 40x̄₁ = 60 hσ₁ = 15 hn₂ = 100x̄₂ = 61,5 hσ₂ = 9 h90%
límite superior = h
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 6, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1,590%

La desviación típica poblacional es 6. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 90 % para la media tenga un margen de error de como máximo 1,5?

σ = 6E = 1,590%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
t −1,98401,984

Una muestra de 100 estudiantes tiene una nota media de 200,8 y una desviación típica muestral de 4. Calcula el estadístico de contraste t para H₀: μ = 200.

μ₀ = 200x̄ = 200,8s = 4n = 100
t =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
μ₀x̄c

Se hace un contraste z unilateral de H₀: μ = 50 frente a H₁: μ < 50 con α = 0.05 y una muestra de 64; se sabe que la desviación típica es 16. En realidad la media es 47.2. Halla la probabilidad de un error de tipo II β en porcentaje.

μ₀ = 50μ = 47,2σ = 16n = 64α = 0,05
β = %
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy274106108161015xy5101015

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = carga en kN e y = alargamiento en mm. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy251358463566676xy246506070x = 4,5

La tabla da 5 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. Predice ŷ para x = 4,5.

n = 5x = 4,5
ŷ =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sin defectolevegraveTotalturno de día182656100turno de noche223444100Total4060100200

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 = 2002 × 3
χ² =
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 compara las frecuencias observadas en 5 categorías con proporciones esperadas totalmente especificadas (no se estima ningún parámetro a partir de los 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: C · Haciendo que recoja los datos un investigador que no conoce la hipótesis ni las condiciones

Por qué esta es la respuesta

Los experimentadores que conocen la hipótesis pueden influir sin querer en los participantes o en los registros. Los procedimientos de simple o doble ciego y las instrucciones estandarizadas lo reducen.

Respuesta

C · Haciendo que recoja los datos un investigador que no conoce la hipótesis ni las condiciones
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 = 16,52

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 = 162/6 = 27

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 29² + (−1)² + (−13)² + (−8)² + 8² + (−15)² = 1364

Desviación típica

s = √(1364/5) = 16,52

Respuesta

s = 16,52
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,1587

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) = 0,8413
P = 1 − 0,8413 = 0,1587

Respuesta

P = 0,1587
5.Probabilidad

Respuesta: P = 0,7209

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.

Complementario

P(ningún seis) = (5/6)7 = 0,2791
P = 1 − 0,2791 = 0,7209

Respuesta

P = 0,7209
6.Probabilidad

Respuesta: E(G) = −0,3 €

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: 3 (p = 0,15), 9 (p = 0,01), −1 (p = 0,84)

Valor esperado

E(G) = 3·0,15 + 9·0,01 − 1·0,84 = −0,3 €

Respuesta

E(G) = −0,3 €

Un valor negativo significa que pierdes dinero de media.

7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,2743

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 = (200,3 − 200)/0,5 = 0,6

Cola superior

P = 1 − Φ(0,6) = 1 − 0,7257 = 0,2743

Respuesta

P = 0,2743
8.Distribución normal

Respuesta: x = 183,9 cm

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) = 0,8

z según la tabla

z ≈ 0,84

De vuelta a las unidades originales

x = 178 + 0,84·7 = 183,9 cm

Respuesta

x = 183,9 cm
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite superior = 2,673 h

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.

Estimación puntual

x̄₁ − x̄₂ = 60 − 61,5 = −1,5

Error típico

SE = √(15²/40 + 9²/100) = 2,537

Margen de error

E = 1,645·2,537 = 4,173

Intervalo

−1,5 ± 4,173 → [−5,673, 2,673]

Respuesta

límite superior = 2,673 h

El intervalo contiene el 0, así que los datos no muestran una diferencia significativa.

10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 44

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 = (1,645·6/1,5)² = 43,3

Redondear hacia arriba

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

n = 44

Respuesta

n = 44
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: t = 2

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 = 4/√100 = 4/10 = 0,4

Estadístico de contraste

t = (200,8 − 200)/0,4 = 2

Respuesta

t = 2
t0,025; df = 99 = 1,984

|t| > 1,984, así que se rechaza H₀ al nivel del 5 % (bilateral).

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: β = 59,68 %

Potencia de un contraste: potencia = 1 − β es la probabilidad de rechazar H₀ cuando es falsa. Halla el valor de corte x̄c a partir de μ₀ y z_α y después calcula la probabilidad de caer más allá de x̄c usando la media verdadera: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

Media muestral crítica

SE = 16/√64 = 2
x̄c = 50 − 1,645·2 = 46,71

z con la media verdadera

z = (46,71 − 47,2)/2 = −0,245

Error de tipo II

potencia = P(Z < −0.245) = 40.32%
β = 100% − 40,32% = 59,68%

Respuesta

β = 59,68%
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9199

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 = 58/5 = 11,6

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 44
Syy = Σ(y − ȳ)² = 57,2

Coeficiente de correlación

r = 44/√(40·57,2) = 0,9199

Respuesta

r = 0,9199
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: ŷ = 65,7

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 = 20/5 = 4
ȳ = 314/5 = 62,8

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 58

Recta de regresión

b = 58/10 = 5,8
a = 62,8 − 5,8·4 = 39,6
ŷ = 39,6 + 5,8·x

Predicción

ŷ = 39,6 + 5,8·4,5 = 65,7

Respuesta

ŷ = 65,7
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 2,907

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: 100·40/200 = 20, 100·60/200 = 30, 100·100/200 = 50
turno de noche: 100·40/200 = 20, 100·60/200 = 30, 100·100/200 = 50

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (18 − 20)²/20 + (26 − 30)²/30 + (56 − 50)²/50 + (22 − 20)²/20 + (34 − 30)²/30 + (44 − 50)²/50
χ² = 2,907

Respuesta

χ² = 2,907

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: χ²crit = 9,488

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 = 5 − 1 = 4

Tabla

χ²crit(df = 4, α = 0,05) = 9,488

Respuesta

χ²crit = 9,488

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

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