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.

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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

Un errore di I tipo si verifica quando un ricercatore:

  1. ARifiuta un'ipotesi nulla che in realtà è vera
  2. BUsa il test statistico sbagliato
  3. CRaccoglie troppi dati
  4. DNon rifiuta un'ipotesi nulla falsa
2.Metodi di ricerca in psicologiaDifficile

L'analisi fenomenologica interpretativa (IPA) mira principalmente a:

  1. AVerificare ipotesi causali con campioni ampi
  2. BContare la frequenza delle parole nei testi
  3. CMisurare con precisione i tempi di reazione
  4. DEsplorare come gli individui danno senso alle proprie esperienze vissute
3.Statistica descrittivaMedia
10152025303540455055

Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 58, 41, 19, 52, 10, 21.

n = 6
s =
4.Statistica descrittivaDifficile
z −2−1012

I voti di un esame hanno distribuzione normale con media 100 e deviazione standard 5. Trova il punteggio z z di un voto pari a 105.

μ = 100σ = 5x = 105
z =
5.ProbabilitàMedia
xp(x)10,1520,3530,240,1550,15μ = 2,8

Per la distribuzione mostrata, trova la deviazione standard σ di X.

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,15, 0,35, 0,2, 0,15, 0,15
σ =
6.ProbabilitàDifficile
n = 6, p = 0,6: P(X ≤ 1) = ?k0123456

Si collaudano 6 componenti, e ciascuno si guasta con probabilità 0,6, in modo indipendente. Qual è la probabilità P che se ne guasti al massimo uno?

n = 6p = 0,6
P =
7.Distribuzione normaleMedia
−3−2−10123zarea ombreggiata a destra di z = 0,1335

Trascina z in modo che l’area ombreggiata sotto la curva normale standard, a destra di z, sia 0,1335. Trova z con due decimali.

A = 0,1335
z =
8.Distribuzione normaleDifficile
380420460500540580620hin basso 15%

I valori di le durate delle batterie sono distribuiti normalmente con media 500 h e deviazione standard 40 h. Trascina la soglia in modo che il 15% più basso ombreggiato stia alla sua sinistra. Trova la soglia x.

μ = 500 hσ = 40 h15%
x = h
9.Intervalli di confidenzaMedia
n = 6, sd​ = 60LUd̄ = 2,9E = ?90%

La pressione arteriosa di 6 pazienti viene misurata prima e dopo un trattamento. Le differenze d = prima − dopo (mmHg) hanno media 2,9 e deviazione standard 6. Trova il margine di errore E dell’intervallo di confidenza al 90% per la differenza media.

n = 6d̄ = 2,9sd = 690%t(5) = 2,015
E = mmHg
10.Intervalli di confidenzaDifficile
n = 10Lσ = ?s = 895%

I diametri di 10 alberi lavorati alla macchina hanno una deviazione standard campionaria di 8 µm. Supponendo che i diametri siano distribuiti normalmente, trova il limite superiore σ dell’intervallo di confidenza al 95% per la deviazione standard della popolazione. Con df = 9, il 2,5% della distribuzione χ² si trova sotto 2,7 e il 2,5% sopra 19,023.

n = 10s = 8 µmχ² = 2,7, 19,023
σ = µm
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaMedia
−2,3652,365t = ?df = 7

8 dipendenti svolgono un test di dattilografia prima e dopo un corso di formazione. Per ogni persona si registra la differenza d = dopo − prima (parole al minuto). La differenza media è 1,68 e la deviazione standard delle differenze è 3,4. Trova la statistica test per dati appaiati t per H₀: μd = 0.

n = 8d̄ = 1,68sd = 3,4
t =
12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaDifficile
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 2,5α = 0,01βσ = 16, potenza 90%, n = ?

Un test z unilaterale con α = 0,01 deve rilevare uno spostamento della media di 2,5 unità con una potenza del 90%. La deviazione standard è 16. Trova la dimensione minima del campione n.

α = 0,01potenza = 90%δ = 2,5σ = 16zα = 2,326zβ = 1,282
n =
13.Regressione lineare e correlazioneMedia
xy3665817909961111213126xy51080100120

La tabella riporta 6 osservazioni appaiate di x = ore di studio e y = voto all’esame. Trova il coefficiente di correlazione di Pearson r.

n = 6
r =
14.Regressione lineare e correlazioneDifficile
xy17531963217823842590xy20256080x = 22

La tabella riporta 5 osservazioni appaiate di x = temperatura in °C e y = gelati venduti. Usa la retta dei minimi quadrati ŷ = a + b·x. Si effettua una nuova osservazione (22, 80). Trova il suo residuo e = y − ŷ.

n = 5(22, 80)
e =
15.Test chi quadratoMedia
autobusbiciclettaautoTotalestudenti16184680personale444234120Totale606080200

La tabella di contingenza riporta le frequenze osservate. Calcola la statistica chi quadrato χ² per il test di indipendenza tra la variabile di riga e quella di colonna. Non usare la correzione di continuità.

N = 2002 × 3
χ² =
16.Test chi quadratoDifficile
promossobocciatoTotalelinea 135540linea 251960linea 3261440Totale11228140dfα = 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 tabella riporta le frequenze osservate. Verifica con α = 0,01 se le due variabili sono indipendenti (senza correzione di continuità). Calcola la statistica test χ², poi confrontala con il valore critico della tabella.

N = 1403 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluzioni

1.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: A · Rifiuta un'ipotesi nulla che in realtà è vera

Perché è questa la risposta

Un errore di I tipo afferma un effetto che non esiste. La sua probabilità è uguale al livello di significatività (spesso 0,05). Un errore di II tipo non rileva un effetto reale.

Risposta

A · Rifiuta un'ipotesi nulla che in realtà è vera
2.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: D · Esplorare come gli individui danno senso alle proprie esperienze vissute

Perché è questa la risposta

L'IPA studia in profondità campioni piccoli e omogenei, esaminando come i partecipanti interpretano esperienze significative, mentre il ricercatore interpreta il loro modo di dare senso.

Risposta

D · Esplorare come gli individui danno senso alle proprie esperienze vissute
3.Statistica descrittiva

Risposta: s = 19,58

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 = 201/6 = 33,5

Scarti al quadrato

Σ(x − x̄)² = 24,5² + 7,5² + (−14,5)² + 18,5² + (−23,5)² + (−12,5)² = 1918

Deviazione standard

s = √(1918/5) = 19,58

Risposta

s = 19,58
4.Statistica descrittiva

Risposta: z = 1

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 = (105 − 100)/5 = 1

Risposta

z = 1
5.Probabilità

Risposta: σ = 1,288

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 = 1·0,15 + 2·0,35 + 3·0,2 + 4·0,15 + 5·0,15 = 2,8

Media dei quadrati

E(X²) = 1·0,15 + 4·0,35 + 9·0,2 + 16·0,15 + 25·0,15 = 9,5

Varianza

Var(X) = 9,5 − 2,8² = 1,66
σ = √1,66 = 1,288

Risposta

σ = 1,288
6.Probabilità

Risposta: P = 0,04096

Probabilità: con esiti equiprobabili, P(A) = casi favorevoli/casi possibili. Per eventi indipendenti si moltiplica: P(A e B) = P(A)·P(B). Il complementare aiuta spesso: P(almeno uno) = 1 − P(nessuno). Binomiale: in n prove indipendenti con probabilità di successo p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

Zero e un guasto

P(X = 0) = 0,46 = 0,004096
P(X = 1) = 6·0,6·0,45 = 0,03686

Sommale

P = 0,004096 + 0,03686 = 0,04096

Risposta

P = 0,04096
7.Distribuzione normale

Risposta: z = 1,11

Da un’area a z: Φ(z) è l’area a sinistra di z. Per un’area di coda sinistra A, trova z con Φ(z) = A nella tabella. Un’area di coda destra A significa Φ(z) = 1 − A. Un’area centrale A tra −z e z lascia (1 − A)/2 in ciascuna coda, quindi Φ(z) = (1 + A)/2. Per un valore x, usa x = μ + zσ.

Area a sinistra di z

Φ(z) = 1 − 0,1335 = 0,8665

Leggi la tabella z al contrario

Trova 0,8665 dentro la tabella e leggi z.

z = 1,11

Risposta

z = 1,11
8.Distribuzione normale

Risposta: x = 458 h

Da un’area a z: Φ(z) è l’area a sinistra di z. Per un’area di coda sinistra A, trova z con Φ(z) = A nella tabella. Un’area di coda destra A significa Φ(z) = 1 − A. Un’area centrale A tra −z e z lascia (1 − A)/2 in ciascuna coda, quindi Φ(z) = (1 + A)/2. Per un valore x, usa x = μ + zσ.

Area a sinistra

Φ(z) = 0,15

z dalla tabella

z ≈ −1,04

Di nuovo nelle unità originali

x = 500 − 1,04·40 = 458 h

Risposta

x = 458 h
9.Intervalli di confidenza

Risposta: E = 4,936 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.

Valore critico

df = 5, t = 2,015

Margine di errore

E = 2,015·6/√6 = 4,936

Risposta

E = 4,936 mmHg
10.Intervalli di confidenza

Risposta: σ = 14,61 µm

Intervallo per una varianza: (n − 1)s²/σ² ha una distribuzione χ² con n − 1 gradi di libertà. L’intervallo al 95% per σ² va da (n − 1)s² diviso il valore χ² superiore (2,5% al di sopra) a (n − 1)s² diviso il valore χ² inferiore (2,5% al di sotto); l’intervallo per σ è la radice quadrata di entrambi i limiti. Non è simmetrico rispetto a s.

Somma dei quadrati

(n − 1)s² = 9·8² = 576

Limiti per σ²

576/19,023 = 30,28
576/2,7 = 213,3

Limite per σ

σ = √213,3 = 14,61 µm

Risposta

σ = 14,61 µm

Intervallo al 95% per σ: [5,503, 14,61] µm.

11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: t = 1,398

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

Errore standard della differenza media

SE = 3,4/√8 = 1,202

Statistica test

t = 1,68/1,202 = 1,398

Risposta

t = 1,398

Con df = 7, il valore critico bilaterale al 5% è 2,365; |t| è minore, quindi H₀ non viene rifiutata.

12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: n = 534

Dimensione del campione per un test: per rilevare uno spostamento reale δ con potenza 1 − β in un test z unilaterale al livello α, l’errore standard deve soddisfare δ = (z_α + z_β)·σ/√n, quindi n = ((z_α + z_β)·σ/δ)², arrotondato per eccesso.

Ricava n

n = ((2,326 + 1,282)·16/2,5)² = 533,2

Arrotonda per eccesso

n = 534

Risposta

n = 534
13.Regressione lineare e correlazione

Risposta: r = 0,9916

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 = 48/6 = 8
ȳ = 571/6 = 95,17

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 399
Syy = Σ(y − ȳ)² = 2313

Coefficiente di correlazione

r = 399/√(70·2313) = 0,9916

Risposta

r = 0,9916
14.Regressione lineare e correlazione

Risposta: e = 1,65

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 = 105/5 = 21
ȳ = 368/5 = 73,6

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 190

Retta di regressione

b = 190/40 = 4,75
a = 73,6 − 4,75·21 = −26,15
ŷ = −26,15 + 4,75·x

Valore previsto

ŷ = −26,15 + 4,75·22 = 78,35

Residuo

e = 80 − 78,35 = 1,65

Risposta

e = 1,65

Il punto si trova sopra la retta.

15.Test chi quadrato

Risposta: χ² = 17,15

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.

Frequenze attese

studenti: 80·60/200 = 24, 80·60/200 = 24, 80·80/200 = 32
personale: 120·60/200 = 36, 120·60/200 = 36, 120·80/200 = 48

Statistica chi quadrato

χ² = (16 − 24)²/24 + (18 − 24)²/24 + (46 − 32)²/32 + (44 − 36)²/36 + (42 − 36)²/36 + (34 − 48)²/48
χ² = 17,15

Risposta

χ² = 17,15

gl = 2. Con α = 0,05 il valore critico è 5,991, quindi H₀ (indipendenza) viene rifiutata.

16.Test chi quadrato

Risposta: χ² = 7,969

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.

Frequenze attese

linea 1: 32, 8
linea 2: 48, 12
linea 3: 32, 8

Statistica chi quadrato

χ² = (35 − 32)²/32 + (5 − 8)²/8 + (51 − 48)²/48 + (9 − 12)²/12 + (26 − 32)²/32 + (14 − 8)²/8
χ² = 7,969

Decisione

df = 2, χ²crit = 9,210
7,969 < 9,210

Risposta

χ² = 7,969

χ² è sotto il valore critico, quindi H₀ non viene rifiutata: non c’è evidenza significativa di un’associazione.

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