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.

Nouveaux exercicesRetour au cours

Dans la fenêtre d’impression, choisissez « Enregistrer au format PDF » pour garder une copie sur votre appareil.

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

Pour obtenir un échantillon avec les mêmes proportions d'étudiants de première, deuxième et troisième année que dans la population de l'université, un chercheur doit utiliser :

  1. AL'échantillonnage en boule de neige
  2. BL'échantillonnage de volontaires
  3. CL'échantillonnage stratifié
  4. DL'échantillonnage de convenance
2.Méthodes de recherche en psychologieDifficile

Dans les études de Milgram sur l'obéissance, les participants croyaient administrer de vrais chocs électriques. Quel problème éthique est soulevé le plus directement, et comment a-t-il été en partie traité ?

  1. AL'absence de groupe contrôle, traitée par la répartition aléatoire des participants entre les conditions
  2. BLe recours à des enfants, traité par le consentement parental
  3. CLa tromperie et une détresse potentielle, traitées par un débriefing approfondi
  4. DLe manque de confidentialité, traité en publiant les noms
3.Statistique descriptiveMoyen
15202530354045

Trouve l'écart-type d'échantillon s des données : 29, 45, 13, 21, 24, 30, 12.

n = 7
s =
4.Statistique descriptiveDifficile
z −2−1012

Une grandeur suit une loi normale de moyenne 50 et d'écart-type 10. Quelle proportion P des valeurs est inférieure à 65 ?

μ = 50σ = 10x = 65
P =
5.ProbabilitésMoyen
n = 8k = 4N = ?

De combien de façons N peut-on choisir un comité de 4 personnes parmi un groupe de 8 ? L'ordre ne compte pas.

n = 8k = 4
N =
6.ProbabilitésDifficile
n = 10, p = 0,25: P(X = 2) = ?k012345678910

Un test comporte 10 QCM. Une étudiante qui répond au hasard a chaque réponse juste avec une probabilité 0,25, indépendamment. Quelle est la probabilité P d'avoir exactement 2 bonnes réponses ?

n = 10p = 0,25k = 2
P =
7.Loi normaleMoyen
200 mm199,3 mmX + Y?

X est normale de moyenne 120 mm et d’écart-type 0,3 mm ; Y est indépendante et normale de moyenne 80 mm et d’écart-type 0,4 mm. Trouvez la probabilité P que X + Y dépasse 199,3 mm. Arrondissez z à deux décimales.

μX = 120, σX = 0,3μY = 80, σY = 0,4X + Y > 199,3 mm
P =
8.Loi normaleDifficile
0,04 mm0D − d?

Les diamètres D des alésages sont normaux de moyenne 25,04 mm et d’écart-type 0,01 mm. Les diamètres d des arbres sont indépendants et normaux de moyenne 25 mm et d’écart-type 0,02 mm. Un arbre choisi au hasard s’ajuste lorsque D − d > 0. Trouvez la probabilité P qu’il s’ajuste. Arrondissez z à deux décimales.

alésage: μ = 25,04 mm, σ = 0,01 mmarbre: μ = 25 mm, σ = 0,02 mm
P =
9.Intervalles de confianceMoyen
n = 12, s = 11L = ?Ux̄ = 90,5E99%

Un échantillon de 12 éléments a une moyenne de 90,5 et un écart-type s = 11. La population est approximativement normale. Trouvez la borne inférieure de l’intervalle de confiance à 99 % pour la moyenne.

n = 12x̄ = 90,5s = 1199%t(11) = 3,106
borne inférieure =
10.Intervalles de confianceDifficile
σ = 13, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 499%

L’écart-type de la population est 13. Quelle taille d’échantillon n faut-il pour qu’un intervalle de confiance à 99 % pour la moyenne ait une marge d’erreur d’au plus 4 ?

σ = 13E = 499%
n =
11.Tests d'hypothèse et intervalles de confianceMoyen
−2,2282,228t = ?df = 10

On compare deux méthodes d’enseignement. Groupe 1 : 7 étudiants, note moyenne 71, écart-type 11,5. Groupe 2 : 5 étudiants, note moyenne 85,2, écart-type 6. Supposez les variances des populations égales et utilisez le test t à deux échantillons avec variance commune. Trouvez la statistique de test t pour H₀ : μ₁ = μ₂, en prenant la différence x̄₁ − x̄₂ (groupe 1 moins groupe 2).

n₁ = 7x̄₁ = 71s₁ = 11,5n₂ = 5x̄₂ = 85,2s₂ = 6
t =
12.Tests d'hypothèse et intervalles de confianceDifficile
−1,961,96z = ?

Dans un essai, 90 patients sur 150 sous traitement A guérissent, et 60 sur 120 sous traitement B. En utilisant la proportion commune, trouvez la statistique de test z pour H₀ : p₁ = p₂.

x₁ = 90n₁ = 150x₂ = 60n₂ = 120
z =
13.Régression linéaire et corrélationMoyen
xy253360460561674xy2466070

Le tableau donne 5 observations appariées de x = heures de révision et y = note à l’examen. Leurs sommes sont données. Trouvez le coefficient de corrélation de Pearson r à partir de ces sommes.

n = 5Σx = 20Σy = 308Σx² = 90Σy² = 19206Σxy = 1275
r =
14.Régression linéaire et corrélationDifficile
xy1471178820107231232614329159xy15202530100150x = 24,5

Le tableau donne 6 observations appariées de x = température en °C et y = glaces vendues. Utilisez la droite des moindres carrés ŷ = a + b·x. On fait une nouvelle observation (24,5, 136). Trouvez son résidu e = y − ŷ.

n = 6(24,5, 136)
e =
15.Tests du khi-deuxMoyen
sans défautmineurmajeurTotaléquipe de jour13353886équipe de nuit35273092Total486268178

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, majeur ».

total de la ligne = 92total de la colonne = 68N = 178
E =
16.Tests du khi-deuxDifficile
ouinonTotalusine A112940usine B4555100usine C162440Total72108180dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

Le tableau indique les effectifs observés. Testez au seuil α = 0,01 si les deux variables sont indépendantes (sans correction de continuité). Calculez la statistique de test χ², puis comparez-la à la valeur critique de la table.

N = 1803 × 2α = 0,01
χ² =

3Solutions

1.Méthodes de recherche en psychologie

Réponse: C · L'échantillonnage stratifié

Pourquoi c'est la réponse

L'échantillonnage stratifié identifie des sous-groupes (strates) et tire au hasard dans chacun en proportion de sa taille dans la population, ce qui rend l'échantillon plus représentatif.

Réponse

C · L'échantillonnage stratifié
2.Méthodes de recherche en psychologie

Réponse: C · La tromperie et une détresse potentielle, traitées par un débriefing approfondi

Pourquoi c'est la réponse

Les participants ont été trompés sur les chocs et beaucoup ont manifesté un stress important. Milgram a débriefé les participants, qui ont rencontré l'« élève » ; un suivi a montré que la plupart étaient contents d'avoir participé, mais l'éthique de ces études reste débattue.

Réponse

C · La tromperie et une détresse potentielle, traitées par un débriefing approfondi
3.Statistique descriptive

Réponse: s = 11,33

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 = 174/7 = 24,86

Écarts au carré

Σ(x − x̄)² = 4,143² + 20,14² + (−11,86)² + (−3,857)² + (−0,8571)² + 5,143² + (−12,86)² = 770,9

Écart-type

s = √(770,9/6) = 11,33

Réponse

s = 11,33
4.Statistique descriptive

Réponse: P = 0,9332

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 = 1,5

Table de la loi normale

Φ(1,5) = 0,9332
P = 0,9332

Réponse

P = 0,9332
5.Probabilités

Réponse: N = 70

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.

Combinaisons

C(8, 4) = (8·7·6·5)/(4·3·2·1) = 70

Réponse

N = 70
6.Probabilités

Réponse: P = 0,2816

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 = 2) = 45·0,252·0,758 = 45·0,0625·0,1001 = 0,2816

Réponse

P = 0,2816
7.Loi normale

Réponse: P = 0,9192

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 somme

μ = 200 mm, σ = √(0,3² + 0,4²) = 0,5 mm

Centrer-réduire

z = (199,3 − 200)/0,5 = −1,4

Queue supérieure

P = 1 − Φ(−1,4) = 1 − 0,08076 = 0,9192

Réponse

P = 0,9192
8.Loi normale

Réponse: P = 0,9633

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 = 25,04 − 25 = 0,04 mm, σ = 0,02236 mm

Centrer-réduire

z = (0 − 0,04)/0,02236 = −1,79

Probabilités

P = 1 − Φ(−1,79) = 0,9633

Réponse

P = 0,9633
9.Intervalles de confiance

Réponse: borne inférieure = 80,64

Intervalle de confiance pour une moyenne : x̄ ± marge d’erreur. Si l’écart-type σ de la population est connu, la marge vaut z·σ/√n ; si l’on ne dispose que de l’écart-type de l’échantillon s, utilisez t à n − 1 degrés de liberté : t·s/√n. Valeurs critiques : z = 1,645 (90 %), 1,96 (95 %), 2,576 (99 %). Pour obtenir une marge E ou moins, il faut n ≥ (z·σ/E)², arrondi à l’entier supérieur.

Valeur critique

df = n − 1 = 11, t = 3,106

Marge d'erreur

E = 3,106·11/√12 = 9,863

Intervalle

90,5 ± 9,863 → [80,64, 100,4]

Réponse

borne inférieure = 80,64
10.Intervalles de confiance

Réponse: n = 71

Intervalle de confiance pour une moyenne : x̄ ± marge d’erreur. Si l’écart-type σ de la population est connu, la marge vaut z·σ/√n ; si l’on ne dispose que de l’écart-type de l’échantillon s, utilisez t à n − 1 degrés de liberté : t·s/√n. Valeurs critiques : z = 1,645 (90 %), 1,96 (95 %), 2,576 (99 %). Pour obtenir une marge E ou moins, il faut n ≥ (z·σ/E)², arrondi à l’entier supérieur.

Résoudre pour n

n = (2,576·13/4)² = 70,09

Arrondir vers le haut

Une taille d’échantillon est un nombre entier, et arrondir vers le bas rendrait la marge trop grande.

n = 71

Réponse

n = 71
11.Tests d'hypothèse et intervalles de confiance

Réponse: t = −2,505

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.

Variance commune

sp² = (6·11,5² + 4·6²)/10 = 93,75
sp = 9,682

Erreur type

SE = 9,682·√(1/7 + 1/5) = 5,669

Statistique de test

t = (71 − 85,2)/5,669 = −2,505

Réponse

t = −2,505

Avec df = 10, la valeur critique bilatérale à 5 % vaut 2,228 ; |t| est plus grand, donc H₀ est rejetée.

12.Tests d'hypothèse et intervalles de confiance

Réponse: z = 1,643

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 = 90/150 = 0,6
p̂₂ = 60/120 = 0,5
p̂ = 150/270 = 0,5556

Erreur type sous H₀

SE = √(0,5556·0,4444·(1/150 + 1/120)) = 0,06086

Statistique de test

z = (0,6 − 0,5)/0,06086 = 1,643

Réponse

z = 1,643

|z| < 1,96, donc H₀ n’est pas rejetée au seuil de 5 % (bilatéral).

13.Régression linéaire et corrélation

Réponse: r = 0,8904

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.

Sommes centrées

Sxy = 1275 − 20·308/5 = 43
Sxx = 90 − 20²/5 = 10
Syy = 19206 − 308²/5 = 233,2

Coefficient de corrélation

r = 43/√(10·233,2) = 0,8904

Réponse

r = 0,8904
14.Régression linéaire et corrélation

Réponse: e = 3,09

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 = 129/6 = 21,5
ȳ = 691/6 = 115,2

Sommes des carrés et des produits

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 931,5

Droite de régression

b = 931,5/157,5 = 5,914
a = 115,2 − 5,914·21,5 = −11,99
ŷ = −11,99 + 5,914·x

Valeur prédite

ŷ = −11,99 + 5,914·24,5 = 132,9

Résidu

e = 136 − 132,9 = 3,09

Réponse

e = 3,09

Le point se trouve au-dessus de la droite.

15.Tests du khi-deux

Réponse: E = 35,15

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 = 92·68/178 = 35,15

Réponse

E = 35,15
16.Tests du khi-deux

Réponse: χ² = 3,646

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.

Effectifs attendus

usine A: 16, 24
usine B: 40, 60
usine C: 16, 24

Statistique du khi-deux

χ² = (11 − 16)²/16 + (29 − 24)²/24 + (45 − 40)²/40 + (55 − 60)²/60 + (16 − 16)²/16 + (24 − 24)²/24
χ² = 3,646

Décision

df = 2, χ²crit = 9,210
3,646 < 9,210

Réponse

χ² = 3,646

χ² est inférieur à la valeur critique, donc H₀ n’est pas rejetée : il n’y a pas de preuve significative d’une relation.

ExamProblems · examproblems.com/courses/research-methods-psychology