Metodologia della ricerca e statistica per la psicologia: pacchetto last-minute

Formulari, i passaggi chiave del metodo per ogni argomento e 16 esercizi, con le soluzioni complete in fondo.

Nuovi eserciziTorna al corso

Nella finestra di stampa scegli “Salva come PDF” per conservarne una copia sul tuo dispositivo.

1Formule e metodi

Statistica descrittiva

Media
x̄ = Σx/n
Deviazione standard campionaria
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Mediana
valore centrale dei dati ordinati
Punteggio z
z = (x − μ)/σ
Distribuzione normale
68% entro ±1σ, 95% entro ±2σ

Probabilità

Complementare
P(not A) = 1 − P(A)
Regola della somma
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Eventi indipendenti
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Probabilità condizionata
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Binomiale
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

Distribuzione normale

Punteggio z
z = (x − μ)/σ
Sotto x
P(X < x) = Φ(z)
Sopra x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Tra due valori
Φ(z2) − Φ(z1)
Percentile
x = μ + z·σ

Metodo

  1. Converti il valore in un punteggio z: z = (x − μ)/σ.
  2. Cerca Φ(z), l’area a sinistra di z.
  3. Per l’area a destra usa 1 − Φ(z); per un intervallo sottrai le due aree a sinistra.
  4. Per un percentile procedi a ritroso: trova z per l’area, poi x = μ + z·σ.

Intervalli di confidenza

σ nota
x̄ ± z·σ/√n
σ incognita
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
z critico
90%: 1,645, 95%: 1,96, 99%: 2,576
Numerosità campionaria
n = (z·σ/E)², rounded up

Metodo

  1. Scegli tra z (σ della popolazione nota) e t (solo la s del campione, con n − 1 gradi di libertà).
  2. Trova il valore critico per il livello di confidenza.
  3. Margine di errore: E = valore critico × deviazione standard/√n.
  4. Intervallo: x̄ ± E.

Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Test z per una media
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
Test t per una media
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
Bilaterale al 5%
rifiuta H0 se |z| > 1,96
Intervallo di confidenza
x̄ ± z·σ/√n

Metodo

  1. Formula H₀ e H₁ e stabilisci se il test è unilaterale o bilaterale.
  2. Calcola la statistica test: (x̄ − μ₀)/(σ/√n), oppure con s e t.
  3. Confrontala con il valore critico, oppure trova il p-value.
  4. Rifiuta H₀ se la statistica supera il valore critico (p inferiore ad α) ed esprimi la conclusione a parole.

Regressione lineare e correlazione

Somme dei quadrati
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
Pendenza
b = Sxy/Sxx
Intercetta
a = ȳ − b·x̄
Correlazione
r = Sxy/√(SxxSyy)
Residuo
e = y − ŷ

Test chi quadrato

Statistica test
χ² = Σ(O − E)²/E
Bontà dell’adattamento
E = n·p, df = k − 1 − (estimated parameters)
Indipendenza
E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
Valori critici (α = 0,05)
df 1: 3,841, 2: 5,991, 3: 7,815, 4: 9,488
Decisione
rifiuta H0 se χ² > χ²crit

2Esercizi

1.Metodi di ricerca in psicologiaMedia

Quale statistica è appropriata per la relazione tra due serie di ranghi, come le graduatorie di quadri stilate da giudici?

  1. Ar di Pearson
  2. BChi-quadrato
  3. CTest t per campioni indipendenti
  4. DRho di Spearman
2.Metodi di ricerca in psicologiaDifficile

Uno studio rileva che gli studenti che dormono di più hanno voti più alti. Quale modifica del disegno permetterebbe meglio una conclusione causale?

  1. AAssegnare casualmente gli studenti a diversi orari di sonno
  2. BChiedere agli studenti di riferire il proprio sonno due volte e fare la media dei due resoconti
  3. CIntervistare più studenti
  4. DMisurare i voti in modo più preciso
3.Statistica descrittivaMedia
2025303540455055

Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 50, 35, 49, 18, 55, 33, 43.

n = 7
s =
4.Statistica descrittivaDifficile
z −2−1012

Una grandezza ha distribuzione normale con media 100 e deviazione standard 12. Quale proporzione P dei valori è superiore a 90,4?

μ = 100σ = 12x = 90,4
P =
5.ProbabilitàMedia
xp(x)00,0510,320,230,340,15μ = 2,2

Per la distribuzione mostrata, trova la varianza Var(X) di X.

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,05, 0,3, 0,2, 0,3, 0,15
Var(X) =
6.ProbabilitàDifficile
xp(x)100,2200,35300,3400,15μ

X ha la distribuzione mostrata e Y = 5X + 4. Trova la deviazione standard σY di Y.

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0,2, 0,35, 0,3, 0,15Y = 5X + 4
σY =
7.Distribuzione normaleMedia
247,75256,25P = ?

Supponi che i pesi dei sacchetti abbiano una distribuzione normale con media 250 g e deviazione standard 5 g. Quale frazione è compresa tra 247,75 e 256,25 g? Dai P come numero decimale.

μ = 250σ = 5x1 = 247,75x2 = 256,25
P =
8.Distribuzione normaleDifficile
μ = 100x = ?95%

Supponi che i punteggi del QI abbiano una distribuzione normale con media 100 punti e deviazione standard 15 punti. Trova il valore x sotto il quale si trova il 95 % dei dati (il 95° percentile).

μ = 100σ = 15P = 95%
x = punti
9.Intervalli di confidenzaMedia
n = 25, s = 14LUx̄ = 86,5E = ?90%

Un campione di 25 elementi ha media 86,5 e deviazione standard s = 14. La popolazione è approssimativamente normale. Trova il margine di errore E di un intervallo di confidenza al 90 % per la media.

n = 25x̄ = 86,5s = 1490%t(24) = 1,711
E =
10.Intervalli di confidenzaDifficile
μ₁ − μ₂, t(15) = 1,7530LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

Si provano due fertilizzanti. Gruppo di parcelle 1: 8 parcelle, resa media 89,5 kg, deviazione standard 5,5 kg. Gruppo di parcelle 2: 9 parcelle, media 97,5 kg, deviazione standard 7,5 kg. Supponi varianze uguali (t combinato, df = n₁ + n₂ − 2). Trova il margine di errore E dell’intervallo di confidenza al 90% per μ₁ − μ₂.

n₁ = 8x̄₁ = 89,5s₁ = 5,5n₂ = 9x̄₂ = 97,5s₂ = 7,590%t(15) = 1,753
E = kg
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaMedia
t −1,99801,998

Un campione di 64 studenti ha un punteggio medio di 501,1 e una deviazione standard campionaria di 12. Trova la statistica test t per H₀: μ = 500.

μ₀ = 500x̄ = 501,1s = 12n = 64
t =
12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaDifficile
−1,961,96z = ?

In una sperimentazione, 60 pazienti su 300 con il trattamento A guariscono, e 26 su 200 con il trattamento B. Usando la proporzione combinata, trova la statistica test z per H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 60n₁ = 300x₂ = 26n₂ = 200
z =
13.Regressione lineare e correlazioneMedia
xy17661976218523932510027103xy202580100

La tabella riporta 6 osservazioni appaiate di x = temperatura in °C e y = gelati venduti. Trova il coefficiente di determinazione r² della retta dei minimi quadrati.

n = 6
r² =
14.Regressione lineare e correlazioneDifficile
xy122218316416511610xy246101520ŷ = 11

La tabella riporta 6 osservazioni appaiate di x = età dell’auto in anni e y = prezzo in k€. Usa la retta dei minimi quadrati ŷ = a + b·x. Per quale valore x la retta prevede ŷ = 11?

n = 6ŷ = 11
x =
15.Test chi quadratoMedia
autobusbiciclettaautoTotalestudenti42143995personale303734101Totale725173196

La tabella di contingenza riporta le frequenze osservate. Per un test chi quadrato di indipendenza, trova la frequenza attesa E per la cella “personale, auto”.

totale di riga = 101totale di colonna = 73N = 196
E =
16.Test chi quadratoDifficile
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

Si esegue un test chi quadrato di indipendenza su una tabella di contingenza con 3 righe e 4 colonne (totali esclusi). Usando la tabella, trova il valore critico χ²crit al livello di significatività α = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Soluzioni

1.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: D · Rho di Spearman

Perché è questa la risposta

La correlazione per ranghi di Spearman misura la forza di una relazione monotona tra due variabili ordinali o espresse in ranghi.

Risposta

D · Rho di Spearman
2.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: A · Assegnare casualmente gli studenti a diversi orari di sonno

Perché è questa la risposta

Solo manipolare il sonno con assegnazione casuale controlla le terze variabili e consente un'inferenza causale, entro i limiti etici.

Risposta

A · Assegnare casualmente gli studenti a diversi orari di sonno
3.Statistica descrittiva

Risposta: s = 12,73

Statistica descrittiva: la media è la somma divisa per n; la mediana è il valore centrale dei dati ordinati (la media dei due centrali se n è pari). La deviazione standard campionaria è s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Un punteggio z = (x − μ)/σ dice a quante deviazioni standard dalla media si trova un valore.

Media

x̄ = 283/7 = 40,43

Scarti al quadrato

Σ(x − x̄)² = 9,571² + (−5,429)² + 8,571² + (−22,43)² + 14,57² + (−7,429)² + 2,571² = 971,7

Deviazione standard

s = √(971,7/6) = 12,73

Risposta

s = 12,73
4.Statistica descrittiva

Risposta: P = 0,7881

Statistica descrittiva: la media è la somma divisa per n; la mediana è il valore centrale dei dati ordinati (la media dei due centrali se n è pari). La deviazione standard campionaria è s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Un punteggio z = (x − μ)/σ dice a quante deviazioni standard dalla media si trova un valore.

Standardizza

z = −0,8

Tavola della normale standard

Φ(−0,8) = 0,2119
P = 1 − 0,2119 = 0,7881

Risposta

P = 0,7881
5.Probabilità

Risposta: Var(X) = 1,36

Variabili aleatorie discrete: una distribuzione di probabilità elenca ogni valore x che una variabile può assumere con la sua probabilità p(x); le probabilità sono comprese tra 0 e 1 e sommano a 1. Il valore atteso (media) è E(X) = Σx·p(x), la media a lungo termine. La varianza è Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², e la deviazione standard è σ = √Var(X). Per una trasformazione lineare Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) e σY = |a|·σX; aggiungere una costante non cambia la dispersione.

Media

μ = 0·0,05 + 1·0,3 + 2·0,2 + 3·0,3 + 4·0,15 = 2,2

Media dei quadrati

E(X²) = 0·0,05 + 1·0,3 + 4·0,2 + 9·0,3 + 16·0,15 = 6,2

Varianza

Var(X) = 6,2 − 2,2² = 1,36

Risposta

Var(X) = 1,36
6.Probabilità

Risposta: σY = 48,48

Variabili aleatorie discrete: una distribuzione di probabilità elenca ogni valore x che una variabile può assumere con la sua probabilità p(x); le probabilità sono comprese tra 0 e 1 e sommano a 1. Il valore atteso (media) è E(X) = Σx·p(x), la media a lungo termine. La varianza è Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², e la deviazione standard è σ = √Var(X). Per una trasformazione lineare Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) e σY = |a|·σX; aggiungere una costante non cambia la dispersione.

Dispersione di X

μ = 24, Var(X) = 94, σX = 9,695

Trasformazione lineare

σY = |5|·9,695 = 48,48

Risposta

σY = 48,48

La media invece si sposta: E(Y) = 5·24 + 4 = 124.

7.Distribuzione normale

Risposta: P = 0,568

Distribuzione normale: trasforma un valore x in un punteggio z, z = (x − μ)/σ, che indica a quante deviazioni standard dalla media si trova. Una tavola z (o Φ(z)) dà l’area a sinistra di z, cioè P(X < x). L’area a destra è 1 − Φ(z), e l’area tra due valori è la differenza delle loro due aree.

Punteggi z

z₁ = (247,75 − 250)/5 = −0,45
z₂ = (256,25 − 250)/5 = 1,25

Area compresa

P = Φ(1,25) − Φ(−0,45) = 0,8944 − 0,3264 = 0,568

Risposta

P = 0,568
8.Distribuzione normale

Risposta: x = 124,7 punti

Distribuzione normale: trasforma un valore x in un punteggio z, z = (x − μ)/σ, che indica a quante deviazioni standard dalla media si trova. Una tavola z (o Φ(z)) dà l’area a sinistra di z, cioè P(X < x). L’area a destra è 1 − Φ(z), e l’area tra due valori è la differenza delle loro due aree.

z del percentile

Φ(z) = 0,95 → z = 1,645

Ritorno a x

x = 100 + 1,645·15 = 124,67 punti

Risposta

x = 124,67 punti
9.Intervalli di confidenza

Risposta: E = 4,791

Intervallo di confidenza per una media: x̄ ± margine di errore. Con σ della popolazione nota il margine è z·σ/√n; se hai solo la deviazione standard campionaria s, usa t con n − 1 gradi di libertà: t·s/√n. Valori critici: z = 1,645 (90 %), 1,96 (95 %), 2,576 (99 %). Per ottenere un margine pari a E o inferiore serve n ≥ (z·σ/E)², arrotondato per eccesso.

Valore critico

df = n − 1 = 24, t = 1,711

Margine di errore

E = 1,711·14/√25 = 4,791

Risposta

E = 4,791
10.Intervalli di confidenza

Risposta: E = 5,658 kg

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.

Deviazione standard combinata

sp² = (7·5,5² + 8·7,5²)/15 = 44,12
sp = 6,642

Margine di errore

E = 1,753·6,642·√(1/8 + 1/9) = 5,658

Risposta

E = 5,658 kg
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: t = 0,7333

Test su una media: la statistica test misura a quanti errori standard la media campionaria si trova dal valore dichiarato in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) se σ è nota, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) se viene stimata dal campione. Un intervallo di confidenza è x̄ ± (valore critico)·(errore standard).

Errore standard

SE = 12/√64 = 12/8 = 1,5

Statistica test

t = (501,1 − 500)/1,5 = 0,7333

Risposta

t = 0,7333
t0,025; df = 63 = 1,998

|t| < 1.998, quindi H₀ non viene rifiutata al livello del 5% (bilaterale).

12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: z = 2,032

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.

Proporzioni campionarie

p̂₁ = 60/300 = 0,2
p̂₂ = 26/200 = 0,13
p̂ = 86/500 = 0,172

Errore standard sotto H₀

SE = √(0,172·0,828·(1/300 + 1/200)) = 0,03445

Statistica test

z = (0,2 − 0,13)/0,03445 = 2,032

Risposta

z = 2,032

|z| > 1,96, quindi H₀ viene rifiutata al livello del 5% (bilaterale).

13.Regressione lineare e correlazione

Risposta: r² = 0,977

Regressione ai minimi quadrati: con x̄ e ȳ le medie, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² e Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), la retta ŷ = a + b·x ha pendenza b = Sxy/Sxx e intercetta a = ȳ − b·x̄, quindi passa sempre per (x̄, ȳ). Il coefficiente di correlazione di Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) è compreso tra −1 e 1; r² è la frazione della variabilità di y spiegata dalla retta.

Medie

x̄ = 132/6 = 22
ȳ = 523/6 = 87,17

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 265
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1027

Coefficiente di determinazione

r² = 265²/(70·1027) = 0,977

Risposta

r² = 0,977

Circa il 97,7% della variabilità di y è spiegato dalla retta.

14.Regressione lineare e correlazione

Risposta: x = 5,444

Regressione ai minimi quadrati: con x̄ e ȳ le medie, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² e Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), la retta ŷ = a + b·x ha pendenza b = Sxy/Sxx e intercetta a = ȳ − b·x̄, quindi passa sempre per (x̄, ȳ). Il coefficiente di correlazione di Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) è compreso tra −1 e 1; r² è la frazione della variabilità di y spiegata dalla retta.

Medie

x̄ = 21/6 = 3,5
ȳ = 93/6 = 15,5

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −40,5

Retta di regressione

b = −40,5/17,5 = −2,314
a = 15,5 − (−2,314)·3,5 = 23,6
ŷ = 23,6 − 2,314·x

Risolvi per x

x = (11 − 23,6)/(−2,314) = 5,444

Risposta

x = 5,444
15.Test chi quadrato

Risposta: E = 37,62

Test chi quadrato: confronta le frequenze osservate O con le frequenze E attese sotto H₀ usando χ² = Σ(O − E)²/E. Bontà dell’adattamento: E = n·p per ogni categoria, gl = k − 1 (meno uno in più per ogni parametro stimato dai dati). Indipendenza in una tabella r × c: E = totale di riga × totale di colonna / totale generale, gl = (r − 1)(c − 1). Rifiuta H₀ quando χ² supera il valore critico per l’α scelto.

Frequenza attesa

E = 101·73/196 = 37,62

Risposta

E = 37,62
16.Test chi quadrato

Risposta: χ²crit = 12,59

Test chi quadrato: confronta le frequenze osservate O con le frequenze E attese sotto H₀ usando χ² = Σ(O − E)²/E. Bontà dell’adattamento: E = n·p per ogni categoria, gl = k − 1 (meno uno in più per ogni parametro stimato dai dati). Indipendenza in una tabella r × c: E = totale di riga × totale di colonna / totale generale, gl = (r − 1)(c − 1). Rifiuta H₀ quando χ² supera il valore critico per l’α scelto.

Gradi di libertà

df = (3 − 1)·(4 − 1) = 6

Tabella

χ²crit(df = 6, α = 0,05) = 12,592

Risposta

χ²crit = 12,592

Rifiuta H₀ se il χ² calcolato è maggiore di questo valore.

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