Méthodologie de la recherche et statistiques en psychologie : pack de révision

Formulaires, étapes clés de la méthode pour chaque thème et 16 exercices, avec les corrigés complets à la fin.

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1Formules et méthodes

Statistique descriptive

Moyenne
x̄ = Σx/n
Écart-type d’échantillon
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Médiane
valeur du milieu des données triées
Score z
z = (x − μ)/σ
Loi normale
68% dans ±1σ, 95% dans ±2σ

Probabilités

Complémentaire
P(not A) = 1 − P(A)
Formule d’addition
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Événements indépendants
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Probabilité conditionnelle
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Loi binomiale
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

Loi normale

Score z
z = (x − μ)/σ
En dessous de x
P(X < x) = Φ(z)
Au-dessus de x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Entre deux valeurs
Φ(z2) − Φ(z1)
Centile
x = μ + z·σ

Méthode

  1. Convertissez la valeur en score z : z = (x − μ)/σ.
  2. Lisez Φ(z), l’aire à gauche de z.
  3. Pour l’aire à droite, utilisez 1 − Φ(z) ; pour un intervalle, soustrayez les deux aires à gauche.
  4. Pour un centile, procédez à l’envers : trouvez z pour l’aire, puis x = μ + z·σ.

Intervalles de confiance

σ connu
x̄ ± z·σ/√n
σ inconnu
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
z critique
90%: 1,645, 95%: 1,96, 99%: 2,576
Taille d’échantillon
n = (z·σ/E)², rounded up

Méthode

  1. Choisissez entre z (σ de la population connu) et t (seulement l’écart type s de l’échantillon, avec n − 1 degrés de liberté).
  2. Trouvez la valeur critique pour le niveau de confiance.
  3. Marge d’erreur : E = valeur critique × écart type/√n.
  4. Intervalle : x̄ ± E.

Tests d'hypothèse et intervalles de confiance

Test z pour une moyenne
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
Test t pour une moyenne
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
Bilatéral à 5%
rejeter H0 si |z| > 1,96
Intervalle de confiance
x̄ ± z·σ/√n

Méthode

  1. Énoncez H₀ et H₁ et déterminez si le test est unilatéral ou bilatéral.
  2. Calculez la statistique de test : (x̄ − μ₀)/(σ/√n), ou avec s et t.
  3. Comparez avec la valeur critique ou trouvez la valeur p.
  4. Rejetez H₀ si la statistique dépasse la valeur critique (p inférieure à α), et énoncez la conclusion en mots.

Régression linéaire et corrélation

Sommes des carrés
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
Pente
b = Sxy/Sxx
Ordonnée à l’origine
a = ȳ − b·x̄
Corrélation
r = Sxy/√(SxxSyy)
Résidu
e = y − ŷ

Tests du khi-deux

Statistique de test
χ² = Σ(O − E)²/E
Ajustement
E = n·p, df = k − 1 − (estimated parameters)
Indépendance
E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
Valeurs critiques (α = 0,05)
df 1: 3,841, 2: 5,991, 3: 7,815, 4: 9,488
Décision
rejeter H0 si χ² > χ²crit

2Exercices

1.Méthodes de recherche en psychologieMoyen

Pourquoi opérationnalise-t-on les catégories de comportement d'une observation avant le recueil des données ?

  1. APour que les observateurs enregistrent les mêmes comportements de façon cohérente, ce qui améliore la fidélité
  2. BPour pouvoir modifier l'hypothèse après avoir vu les données
  3. CPour que les participants sachent exactement ce qui est enregistré
  4. DPour que l'observation devienne une expérience
2.Méthodes de recherche en psychologieDifficile

Dans l'analyse thématique, l'analyste cherche surtout à :

  1. ARepérer des schémas de sens récurrents dans des données qualitatives
  2. BCompter uniquement la fréquence des mots
  3. CTester une hypothèse numérique
  4. DCalculer le score moyen de chaque thème pour les comparer statistiquement
3.Statistique descriptiveMoyen
15202530354045

Trouve l'écart-type d'échantillon s des données : 20, 14, 22, 29, 47, 41.

n = 6
s =
4.Statistique descriptiveDifficile
z −2−1012

Une grandeur suit une loi normale de moyenne 50 et d'écart-type 20. Quelle proportion P des valeurs est inférieure à 34 ?

μ = 50σ = 20x = 34
P =
5.ProbabilitésMoyen
rouges: 5bleues: 8

Un sac contient 5 boules rouges et 8 bleues. Tu tires deux boules sans remettre la première. Quelle est la probabilité P que les deux soient rouges ?

5 / 8
P =
6.ProbabilitésDifficile
n = 5, p = 0,7: P(X = 4) = ?k012345

Un test comporte 5 QCM. Une étudiante qui répond au hasard a chaque réponse juste avec une probabilité 0,7, indépendamment. Quelle est la probabilité P d'avoir exactement 4 bonnes réponses ?

n = 5p = 0,7k = 4
P =
7.Loi normaleMoyen
−3−2−10123zaire colorée à droite de z = 0,0418

Faites glisser z pour que l’aire colorée sous la courbe normale centrée réduite, à droite de z, soit 0,0418. Trouvez z avec deux décimales.

A = 0,0418
z =
8.Loi normaleDifficile
4 s0X − Y?

Le temps au tour X du coureur A et le temps au tour Y du coureur B sont indépendantes et normales : X a pour moyenne 52 s et pour écart-type 4 s, Y a pour moyenne 48 s et pour écart-type 3 s. Trouvez la probabilité P que X soit supérieure à Y. Arrondissez z à deux décimales.

μX = 52 s, σX = 4 sμY = 48 s, σY = 3 s
P =
9.Intervalles de confianceMoyen
n = 8, sd​ = 2,40LUd̄ = 3,5E = ?90%

On mesure la tension artérielle de 8 patients avant et après un traitement. Les différences d = avant − après (mmHg) ont une moyenne de 3,5 et un écart-type de 2,4. Trouvez la marge d’erreur E de l’intervalle de confiance à 90 % pour la différence moyenne.

n = 8d̄ = 3,5sd = 2,490%t(7) = 1,895
E = mmHg
10.Intervalles de confianceDifficile
p ≈ 0,7, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0599%

Une étude pilote suggère qu’environ 0,7 des produits sont défectueux. Combien de produits n faut-il contrôler pour qu’un intervalle de confiance à 99 % pour la proportion ait une marge d’erreur d’au plus 0,05 ?

p ≈ 0,7E = 0,0599%
n =
11.Tests d'hypothèse et intervalles de confianceMoyen
t −2,0302,03

Un échantillon de 36 étudiants a une note moyenne de 46,5 et un écart-type d'échantillon de 15. Calcule la statistique de test t pour H₀ : μ = 50.

μ₀ = 50x̄ = 46,5s = 15n = 36
t =
12.Tests d'hypothèse et intervalles de confianceDifficile
−1,961,96z = ?

Dans un essai, 55 patients sur 100 sous traitement A guérissent, et 32 sur 80 sous traitement B. En utilisant la proportion commune, trouvez la statistique de test z pour H₀ : p₁ = p₂.

x₁ = 55n₁ = 100x₂ = 32n₂ = 80
z =
13.Régression linéaire et corrélationMoyen
xy184520492261247126772884xy20256080

Le tableau donne 6 observations appariées de x = température en °C et y = glaces vendues. Trouvez le coefficient de corrélation de Pearson r.

n = 6
r =
14.Régression linéaire et corrélationDifficile
xy126220320419515616xy246152025x = 3,5

Le tableau donne 6 observations appariées de x = âge de la voiture en années et y = prix en k€. Utilisez la droite des moindres carrés ŷ = a + b·x. On fait une nouvelle observation (3,5, 23). Trouvez son résidu e = y − ŷ.

n = 6(3,5, 23)
e =
15.Tests du khi-deuxMoyen
sans défautmineurmajeurTotaléquipe de jour10323476équipe de nuit33292486Total436158162

Le tableau de contingence indique les effectifs observés. Pour un test d’indépendance du khi-deux, trouvez l’effectif attendu E de la case « équipe de nuit, mineur ».

total de la ligne = 86total de la colonne = 61N = 162
E =
16.Tests du khi-deuxDifficile

Un test d’indépendance du khi-deux est effectué sur un tableau de contingence de 3 lignes et 4 colonnes (sans compter les totaux). Combien de degrés de liberté df le test a-t-il ?

3 × 4
df =

3Solutions

1.Méthodes de recherche en psychologie

Réponse: A · Pour que les observateurs enregistrent les mêmes comportements de façon cohérente, ce qui améliore la fidélité

Pourquoi c'est la réponse

Des catégories claires et observables (par exemple « frappe avec la main ouverte ») réduisent le jugement subjectif et augmentent la fidélité interobservateurs.

Réponse

A · Pour que les observateurs enregistrent les mêmes comportements de façon cohérente, ce qui améliore la fidélité
2.Méthodes de recherche en psychologie

Réponse: A · Repérer des schémas de sens récurrents dans des données qualitatives

Pourquoi c'est la réponse

L'analyse thématique comprend la familiarisation, le codage, la génération, la révision et la dénomination des thèmes puis la rédaction ; elle porte sur le sens plutôt que sur les statistiques.

Réponse

A · Repérer des schémas de sens récurrents dans des données qualitatives
3.Statistique descriptive

Réponse: s = 12,83

Statistique descriptive : la moyenne est la somme divisée par n ; la médiane est la valeur du milieu des données triées (la moyenne des deux valeurs du milieu si n est pair). L'écart-type d'échantillon est s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Un score z = (x − μ)/σ indique à combien d'écarts-types une valeur se trouve de la moyenne.

Moyenne

x̄ = 173/6 = 28,83

Écarts au carré

Σ(x − x̄)² = (−8,833)² + (−14,83)² + (−6,833)² + 0,1667² + 18,17² + 12,17² = 822,8

Écart-type

s = √(822,8/5) = 12,83

Réponse

s = 12,83
4.Statistique descriptive

Réponse: P = 0,2119

Statistique descriptive : la moyenne est la somme divisée par n ; la médiane est la valeur du milieu des données triées (la moyenne des deux valeurs du milieu si n est pair). L'écart-type d'échantillon est s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Un score z = (x − μ)/σ indique à combien d'écarts-types une valeur se trouve de la moyenne.

Centrer-réduire

z = −0,8

Table de la loi normale

Φ(−0,8) = 0,2119
P = 0,2119

Réponse

P = 0,2119
5.Probabilités

Réponse: P = 0,1282

Probabilités : avec des issues équiprobables, P(A) = cas favorables/cas possibles. Pour des événements indépendants, on multiplie : P(A et B) = P(A)·P(B). Le complémentaire aide souvent : P(au moins un) = 1 − P(aucun). Loi binomiale : pour n épreuves indépendantes de probabilité de succès p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

Premier et second tirage

P = 5/13 · 4/12 = 20/156 = 0,1282

Réponse

P = 0,1282
6.Probabilités

Réponse: P = 0,3601

Probabilités : avec des issues équiprobables, P(A) = cas favorables/cas possibles. Pour des événements indépendants, on multiplie : P(A et B) = P(A)·P(B). Le complémentaire aide souvent : P(au moins un) = 1 − P(aucun). Loi binomiale : pour n épreuves indépendantes de probabilité de succès p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

Formule binomiale

P(X = 4) = 5·0,74·0,31 = 5·0,2401·0,3 = 0,3601

Réponse

P = 0,3601
7.Loi normale

Réponse: z = 1,73

D’une aire à z : Φ(z) est l’aire à gauche de z. Pour une aire A de la queue gauche, trouvez dans la table le z tel que Φ(z) = A. Une aire A de la queue droite signifie Φ(z) = 1 − A. Une aire centrale A entre −z et z laisse (1 − A)/2 dans chaque queue, donc Φ(z) = (1 + A)/2. Pour une valeur x, utilisez x = μ + zσ.

Aire à gauche de z

Φ(z) = 1 − 0,0418 = 0,9582

Lire la table de z à l’envers

Trouvez 0,9582 dans la table et lisez z.

z = 1,73

Réponse

z = 1,73
8.Loi normale

Réponse: P = 0,7881

Sommes et différences de variables normales : si X et Y sont indépendantes et normales, X + Y et X − Y sont aussi normales. Les moyennes s’additionnent ou se soustraient : E(X ± Y) = μX ± μY. Les variances s’additionnent toujours, même pour une différence : Var(X ± Y) = σX² + σY², donc σ = √(σX² + σY²). Les écarts-types ne s’additionnent jamais directement. Le total de n éléments indépendants de même loi a pour moyenne n·μ et pour écart-type σ·√n. Centrez et réduisez ensuite comme d’habitude : z = (x − moyenne)/σ et lisez Φ(z).

Loi de la différence

μ = 52 − 48 = 4 s, σ = 5 s

Centrer-réduire

z = (0 − 4)/5 = −0,8

Probabilités

P = 1 − Φ(−0,8) = 0,7881

Réponse

P = 0,7881
9.Intervalles de confiance

Réponse: E = 1,608 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.

Valeur critique

df = 7, t = 1,895

Marge d'erreur

E = 1,895·2,4/√8 = 1,608

Réponse

E = 1,608 mmHg
10.Intervalles de confiance

Réponse: n = 558

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.

Résoudre pour n

n = 2,576²·0,7·0,3/0,05² = 557,4

Arrondir vers le haut

n = 558

Réponse

n = 558
11.Tests d'hypothèse et intervalles de confiance

Réponse: t = −1,4

Test sur une moyenne : la statistique de test mesure à combien d'erreurs types la moyenne de l'échantillon se trouve de la valeur affirmée dans H₀ : z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) quand σ est connu, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) quand il est estimé sur l'échantillon. Un intervalle de confiance vaut x̄ ± (valeur critique)·(erreur type).

Erreur type

SE = 15/√36 = 15/6 = 2,5

Statistique de test

t = (46,5 − 50)/2,5 = −1,4

Réponse

t = −1,4
t0,025; df = 35 = 2,03

|t| < 2.03, donc H₀ n’est pas rejetée au seuil de 5 % (bilatéral).

12.Tests d'hypothèse et intervalles de confiance

Réponse: z = 2,001

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.

Proportions des échantillons

p̂₁ = 55/100 = 0,55
p̂₂ = 32/80 = 0,4
p̂ = 87/180 = 0,4833

Erreur type sous H₀

SE = √(0,4833·0,5167·(1/100 + 1/80)) = 0,07496

Statistique de test

z = (0,55 − 0,4)/0,07496 = 2,001

Réponse

z = 2,001

|z| > 1,96, donc H₀ est rejetée au seuil de 5 % (bilatéral).

13.Régression linéaire et corrélation

Réponse: r = 0,9924

Régression par les moindres carrés : avec x̄ et ȳ les moyennes, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² et Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), la droite ŷ = a + b·x a pour pente b = Sxy/Sxx et pour ordonnée à l’origine a = ȳ − b·x̄ ; elle passe donc toujours par (x̄, ȳ). Le coefficient de corrélation de Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) est compris entre −1 et 1 ; r² est la part de la variation de y expliquée par la droite.

Moyennes

x̄ = 138/6 = 23
ȳ = 387/6 = 64,5

Sommes des carrés et des produits

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 289
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1212

Coefficient de corrélation

r = 289/√(70·1212) = 0,9924

Réponse

r = 0,9924
14.Régression linéaire et corrélation

Réponse: e = 3,667

Régression par les moindres carrés : avec x̄ et ȳ les moyennes, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² et Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), la droite ŷ = a + b·x a pour pente b = Sxy/Sxx et pour ordonnée à l’origine a = ȳ − b·x̄ ; elle passe donc toujours par (x̄, ȳ). Le coefficient de corrélation de Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) est compris entre −1 et 1 ; r² est la part de la variation de y expliquée par la droite.

Moyennes

x̄ = 21/6 = 3,5
ȳ = 116/6 = 19,33

Sommes des carrés et des produits

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −33

Droite de régression

b = −33/17,5 = −1,886
a = 19,33 − (−1,886)·3,5 = 25,93
ŷ = 25,93 − 1,886·x

Valeur prédite

ŷ = 25,93 + (−1,886)·3,5 = 19,33

Résidu

e = 23 − 19,33 = 3,667

Réponse

e = 3,667

Le point se trouve au-dessus de la droite.

15.Tests du khi-deux

Réponse: E = 32,38

Tests du khi-deux : comparez les effectifs observés O aux effectifs E attendus sous H₀ avec χ² = Σ(O − E)²/E. Ajustement : E = n·p pour chaque catégorie, df = k − 1 (moins un de plus pour chaque paramètre estimé à partir des données). Indépendance dans un tableau r × c : E = total de la ligne × total de la colonne / total général, df = (r − 1)(c − 1). Rejetez H₀ lorsque χ² dépasse la valeur critique pour le α choisi.

Effectif attendu

E = 86·61/162 = 32,38

Réponse

E = 32,38
16.Tests du khi-deux

Réponse: df = 6

Tests du khi-deux : comparez les effectifs observés O aux effectifs E attendus sous H₀ avec χ² = Σ(O − E)²/E. Ajustement : E = n·p pour chaque catégorie, df = k − 1 (moins un de plus pour chaque paramètre estimé à partir des données). Indépendance dans un tableau r × c : E = total de la ligne × total de la colonne / total général, df = (r − 1)(c − 1). Rejetez H₀ lorsque χ² dépasse la valeur critique pour le α choisi.

Degrés de liberté

df = (3 − 1)·(4 − 1) = 6

Réponse

df = 6

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