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. BSi una prueba predice la conducta futura
  3. CCuánto se generalizan los hallazgos a situaciones de la vida real
  4. DCuán consistente es una prueba en el tiempo
2.Métodos de investigación en psicologíaDifícil

Un investigador quiere comprobar si un nuevo método de enseñanza produce mejores notas, pero no puede aleatorizar a los estudiantes. ¿Qué diseño da la evidencia causal más sólida en esta situación?

  1. APreguntar a los estudiantes si creen que el método funcionó
  2. BMedir solo la clase que usa el nuevo método después de la enseñanza
  3. CCorrelacionar las notas con cuánto les gusta el profesor a los estudiantes
  4. DComparar clases igualadas medidas antes y después, con un grupo de comparación
3.Estadística descriptivaMedia
152025303540455055

Calcula la desviación típica muestral s de los datos: 57, 11, 18, 37, 38, 57.

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

Una magnitud sigue una distribución normal con media 60 y desviación típica 10. ¿Qué proporción P de valores está por debajo de 80?

μ = 60σ = 10x = 80
P =
5.ProbabilidadMedia
n = 13k = 5N = ?

¿De cuántas formas N se puede elegir un comité de 5 personas entre un grupo de 13? El orden no importa.

n = 13k = 5
N =
6.ProbabilidadDifícil
n = 6, p = 0,7: P(X = 3) = ?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 3?

n = 6p = 0,7k = 3
P =
7.Distribución normalMedia
5373,5P = ?

Supón que las notas de un examen siguen una distribución normal con media 65 puntos y desviación típica 10 puntos. ¿Qué fracción está entre 53 y 73,5 puntos? Da P como número decimal.

μ = 65σ = 10x1 = 53x2 = 73,5
P =
8.Distribución normalDifícil
380420460500540580620hsuperior 70%

Para las duraciones de las baterías, la distribución es normal, con media 500 h y desviación típica 40 h. Arrastra el punto de corte para que el 70 % superior sombreado quede a su derecha. Halla el punto de corte x.

μ = 500 hσ = 40 h70%
x = h
9.Intervalos de confianzaMedia
n = 20, s = 12L = ?Ux̄ = 68E95%

Una muestra de 20 elementos tiene media 68 y desviación típica s = 12. La población es aproximadamente normal. Calcula el límite inferior del intervalo de confianza del 95 % para la media.

n = 20x̄ = 68s = 1295%t(19) = 2,093
límite inferior =
10.Intervalos de confianzaDifícil
σ = 30, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2,590%

La desviación típica poblacional es 30. ¿Qué tamaño muestral n necesitas para que un intervalo de confianza del 90 % para la media tenga un margen de error de como máximo 2,5?

σ = 30E = 2,590%
n =
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaMedia
−1,961,96z = ?

Dos líneas de producción fabrican la misma pieza. Línea 1: una muestra de 50 piezas tiene una longitud media de 63 mm, y la desviación típica conocida de la línea es 16 mm. Línea 2: una muestra de 80 piezas tiene una media de 59,9 mm, con desviación típica conocida de 19 mm. Halla el estadístico de contraste z para H₀: μ₁ = μ₂, tomando la diferencia como x̄₁ − x̄₂ (línea 1 menos línea 2).

n₁ = 50x̄₁ = 63 mmσ₁ = 16 mmn₂ = 80x̄₂ = 59,9 mmσ₂ = 19 mm
z =
12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianzaDifícil
z −1,9601,96

Una muestra de 16 medidas tiene media 77,8. La desviación típica poblacional es 10. Calcula el límite inferior L del intervalo de confianza del 95 % para la media.

x̄ = 77,8σ = 10n = 1695%
L =
13.Regresión lineal y correlaciónMedia
xy26486128131016xy5101015

La tabla da 5 observaciones emparejadas de x = carga en kN e y = alargamiento en mm. Se dan sus sumas. Halla el coeficiente de correlación de Pearson r a partir de estas sumas.

n = 5Σx = 30Σy = 55Σx² = 220Σy² = 669Σxy = 380
r =
14.Regresión lineal y correlaciónDifícil
xy34355076096911771387xy510406080ŷ = 82

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 = 82?

n = 6ŷ = 82
x =
15.Pruebas de chi cuadradoMedia
sin defectolevegraveTotalturno de día37133686turno de noche384135114Total755471200

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 = 114total de columna = 54N = 200
E =
16.Pruebas de chi cuadradoDifícil
aptono aptoTotaledad 18–305050100edad 31–50283260edad 51+322860Total110110220dfα = 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 = 0,05 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 = 2203 × 2α = 0,05
χ² =

3Disoluciones

1.Métodos de investigación en psicología

Respuesta: C · 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

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

Respuesta: D · Comparar clases igualadas medidas antes y después, con un grupo de comparación

Por qué esta es la respuesta

Un diseño pretest-postest con grupos no equivalentes controla las diferencias iniciales y el cambio con el tiempo, aunque es más débil que un experimento aleatorizado.

Respuesta

D · Comparar clases igualadas medidas antes y después, con un grupo de comparación
3.Estadística descriptiva

Respuesta: s = 19,16

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 = 218/6 = 36,33

Desviaciones al cuadrado

Σ(x − x̄)² = 20,67² + (−25,33)² + (−18,33)² + 0,6667² + 1,667² + 20,67² = 1835

Desviación típica

s = √(1835/5) = 19,16

Respuesta

s = 19,16
4.Estadística descriptiva

Respuesta: P = 0,9772

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 = 2

Tabla de la normal estándar

Φ(2) = 0,9772
P = 0,9772

Respuesta

P = 0,9772
5.Probabilidad

Respuesta: N = 1287

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.

Combinaciones

C(13, 5) = (13·12·11·10·9)/(5·4·3·2·1) = 1287

Respuesta

N = 1287
6.Probabilidad

Respuesta: P = 0,1852

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 = 3) = 20·0,73·0,33 = 20·0,343·0,027 = 0,1852

Respuesta

P = 0,1852
7.Distribución normal

Respuesta: P = 0,6873

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 = (53 − 65)/10 = −1,2
z₂ = (73,5 − 65)/10 = 0,85

Área entre ambos valores

P = Φ(0,85) − Φ(−1,2) = 0,8023 − 0,1151 = 0,6873

Respuesta

P = 0,6873
8.Distribución normal

Respuesta: x = 479 h

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) = 0,3

z según la tabla

z ≈ −0,52

De vuelta a las unidades originales

x = 500 − 0,52·40 = 479 h

Respuesta

x = 479 h
9.Intervalos de confianza

Respuesta: límite inferior = 62,38

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 = 19, t = 2,093

Margen de error

E = 2,093·12/√20 = 5,616

Intervalo

68 ± 5,616 → [62,38, 73,62]

Respuesta

límite inferior = 62,38
10.Intervalos de confianza

Respuesta: n = 390

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 = (1,645·30/2,5)² = 389,7

Redondear hacia arriba

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

n = 390

Respuesta

n = 390
11.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: z = 0,9988

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.

Error típico de la diferencia

SE = √(16²/50 + 19²/80) = √9,633 = 3,104

Estadístico de contraste

z = (63 − 59,9)/3,104 = 0,9988

Respuesta

z = 0,9988

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

12.Contrastes de hipótesis e intervalos de confianza

Respuesta: L = 72,9

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).

Margen de error

E = 1,96·10/√16 = 4,9

Límite del intervalo

L = 77,8 − 4,9 = 72,9

Respuesta

L = 72,9
13.Regresión lineal y correlación

Respuesta: r = 0,9882

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 = 380 − 30·55/5 = 50
Sxx = 220 − 30²/5 = 40
Syy = 669 − 55²/5 = 64

Coeficiente de correlación

r = 50/√(40·64) = 0,9882

Respuesta

r = 0,9882
14.Regresión lineal y correlación

Respuesta: x = 11,99

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 = 48/6 = 8
ȳ = 386/6 = 64,33

Sumas de cuadrados y de productos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 310

Recta de regresión

b = 310/70 = 4,429
a = 64,33 − 4,429·8 = 28,9
ŷ = 28,9 + 4,429·x

Despeja x

x = (82 − 28,9)/4,429 = 11,99

Respuesta

x = 11,99
15.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: E = 30,78

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 = 114·54/200 = 30,78

Respuesta

E = 30,78
16.Pruebas de chi cuadrado

Respuesta: χ² = 0,5333

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: 50, 50
edad 31–50: 30, 30
edad 51+: 30, 30

Estadístico de chi cuadrado

χ² = (50 − 50)²/50 + (50 − 50)²/50 + (28 − 30)²/30 + (32 − 30)²/30 + (32 − 30)²/30 + (28 − 30)²/30
χ² = 0,5333

Decisión

df = 2, χ²crit = 5,991
0,5333 < 5,991

Respuesta

χ² = 0,5333

χ² está por debajo del valor crítico, así que no se rechaza H₀: no hay evidencia significativa de relación.

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