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

L'errore standard della media diventa più piccolo quando:

  1. ALa variabile è misurata a livello ordinale
  2. BLa dimensione del campione diminuisce
  3. CLa media aumenta
  4. DLa dimensione del campione aumenta
2.Metodi di ricerca in psicologiaDifficile

Un ricercatore usa un questionario, interviste e osservazione per studiare lo stress sul lavoro, e i risultati concordano. Come si chiama questo approccio?

  1. AReplicazione
  2. BStratificazione
  3. CBilanciamento
  4. DTriangolazione
3.Statistica descrittivaMedia
15202530354045

Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 30, 13, 47, 45, 23, 20.

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

Una grandezza ha distribuzione normale con media 60 e deviazione standard 8. Quale proporzione P dei valori è superiore a 64,8?

μ = 60σ = 8x = 64,8
P =
5.ProbabilitàMedia
n = 13k = 3N = ?

In quanti modi N si può scegliere un comitato di 3 persone da un gruppo di 13? L'ordine non conta.

n = 13k = 3
N =
6.ProbabilitàDifficile
€p(x)−100,74200,251900,01

Giocare a un gioco costa 10 €. Si vincono 30 € con probabilità 0,25 e 200 € con probabilità 0,01; altrimenti non si vince nulla. La posta non viene restituita. Trova il guadagno netto atteso E(G) per partita.

posta = €10€30: p = 0,25€200: p = 0,01
E(G) = €
7.Distribuzione normaleMedia
−3−2−10123zarea ombreggiata a destra di z = 0,2843

Trascina z in modo che l’area ombreggiata sotto la curva normale standard, a destra di z, sia 0,2843. Trova z con due decimali.

A = 0,2843
z =
8.Distribuzione normaleDifficile
235240245250255260265gin basso 90%

I valori di i pesi dei sacchetti sono distribuiti normalmente con media 250 g e deviazione standard 5 g. Trascina la soglia in modo che il 90% più basso ombreggiato stia alla sua sinistra. Trova la soglia x.

μ = 250 gσ = 5 g90%
x = g
9.Intervalli di confidenzaMedia
n = 7, s = 5L = ?Ux̄ = 84,5E95%

Un campione di 7 elementi ha media 84,5 e deviazione standard s = 5. La popolazione è approssimativamente normale. Trova il limite inferiore dell’intervallo di confidenza al 95 % per la media.

n = 7x̄ = 84,5s = 595%t(6) = 2,447
limite inferiore =
10.Intervalli di confidenzaDifficile
σ = 35, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2,599%

La deviazione standard della popolazione è 35. Quanto deve essere grande il campione n perché un intervallo di confidenza al 99 % per la media abbia un margine di errore non superiore a 2,5?

σ = 35E = 2,599%
n =
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaMedia
−2,0932,093t = ?df = 19

Si confrontano due metodi didattici. Gruppo 1: 10 studenti, punteggio medio 62,5, deviazione standard 12. Gruppo 2: 11 studenti, punteggio medio 56,8, deviazione standard 8. Supponi varianze della popolazione uguali e usa il test t a due campioni con varianza combinata. Trova la statistica test t per H₀: μ₁ = μ₂, prendendo la differenza come x̄₁ − x̄₂ (gruppo 1 meno gruppo 2).

n₁ = 10x̄₁ = 62,5s₁ = 12n₂ = 11x̄₂ = 56,8s₂ = 8
t =
12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaDifficile
μ₀x̄c

Un test z unilaterale di H₀: μ = 200 contro H₁: μ > 200 viene eseguito con α = 0,10 su un campione di 64; la deviazione standard è nota e vale 12. In realtà la media è 201,5. Trova la potenza 1 − β del test in percentuale.

μ₀ = 200μ = 201,5σ = 12n = 64α = 0,10
1 − β = %
13.Regressione lineare e correlazioneMedia
xy294146178201026xy5101020

La tabella riporta 5 osservazioni appaiate di x = carico in kN e y = allungamento in mm. Trova il coefficiente di determinazione r² della retta dei minimi quadrati.

n = 5
r² =
14.Regressione lineare e correlazioneDifficile
xy143350553765968xy5506070ŷ = 59

La tabella riporta 5 osservazioni appaiate di x = ore di studio e y = voto all’esame. Usa la retta dei minimi quadrati ŷ = a + b·x. Per quale valore x la retta prevede ŷ = 59?

n = 5ŷ = 59
x =
15.Test chi quadratoMedia
tossenessuna tosseTotalefumatori54660non fumatori5842100Totale11248160

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 = 1602 × 2
χ² =
16.Test chi quadratoDifficile

Un test chi quadrato di bontà dell’adattamento confronta le frequenze osservate in 10 categorie con proporzioni attese completamente specificate (nessun parametro è stimato dai dati). Quanti gradi di libertà df ha il test?

k = 10
df =

3Soluzioni

1.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: D · La dimensione del campione aumenta

Perché è questa la risposta

L'errore standard stima quanto le medie campionarie variano intorno alla media della popolazione. Campioni più grandi danno stime più precise.

Risposta

D · La dimensione del campione aumenta
2.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: D · Triangolazione

Perché è questa la risposta

La triangolazione usa più metodi, fonti o ricercatori. L'accordo tra di essi aumenta la fiducia nella validità dei risultati.

Risposta

D · Triangolazione
3.Statistica descrittiva

Risposta: s = 13,79

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 = 178/6 = 29,67

Scarti al quadrato

Σ(x − x̄)² = 0,3333² + (−16,67)² + 17,33² + 15,33² + (−6,667)² + (−9,667)² = 951,3

Deviazione standard

s = √(951,3/5) = 13,79

Risposta

s = 13,79
4.Statistica descrittiva

Risposta: P = 0,2743

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 = 0,6

Tavola della normale standard

Φ(0,6) = 0,7257
P = 1 − 0,7257 = 0,2743

Risposta

P = 0,2743
5.Probabilità

Risposta: N = 286

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.

Combinazioni

C(13, 3) = (13·12·11)/(3·2·1) = 286

Risposta

N = 286
6.Probabilità

Risposta: E(G) = −0,5 €

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.

Esiti netti

G: 20 (p = 0,25), 190 (p = 0,01), −10 (p = 0,74)

Valore atteso

E(G) = 20·0,25 + 190·0,01 − 10·0,74 = −0,5 €

Risposta

E(G) = −0,5 €

Un valore negativo significa che in media perdi denaro.

7.Distribuzione normale

Risposta: z = 0,57

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 − 0,2843 = 0,7157

Leggi la tabella z al contrario

Trova 0,7157 dentro la tabella e leggi z.

z = 0,57

Risposta

z = 0,57
8.Distribuzione normale

Risposta: x = 256,4 g

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) = 0,9

z dalla tabella

z ≈ 1,28

Di nuovo nelle unità originali

x = 250 + 1,28·5 = 256,4 g

Risposta

x = 256,4 g
9.Intervalli di confidenza

Risposta: limite inferiore = 79,88

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 = 6, t = 2,447

Margine di errore

E = 2,447·5/√7 = 4,624

Intervallo

84,5 ± 4,624 → [79,88, 89,12]

Risposta

limite inferiore = 79,88
10.Intervalli di confidenza

Risposta: n = 1301

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.

Ricava n

n = (2,576·35/2,5)² = 1301

Arrotonda per eccesso

La numerosità campionaria è un numero intero, e arrotondare per difetto renderebbe il margine troppo grande.

n = 1301

Risposta

n = 1301
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: t = 1,292

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.

Varianza combinata

sp² = (9·12² + 10·8²)/19 = 101,9
sp = 10,09

Errore standard

SE = 10,09·√(1/10 + 1/11) = 4,411

Statistica test

t = (62,5 − 56,8)/4,411 = 1,292

Risposta

t = 1,292

Con df = 19, il valore critico bilaterale al 5% è 2,093; |t| è minore, quindi H₀ non viene rifiutata.

12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: 1 − β = 38,9 %

Potenza di un test: la potenza = 1 − β è la probabilità di rifiutare H₀ quando è falsa. Trova la soglia x̄c da μ₀ e z_α, poi calcola la probabilità di cadere oltre x̄c usando la media vera: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

Media campionaria critica

SE = 12/√64 = 1,5
x̄c = 200 + 1,282·1,5 = 201,9

z sotto la media vera

z = (201,9 − 201,5)/1,5 = 0,282

Potenza

potenza = P(Z > 0,282) = 38,9%
1 − β = 38,9%

Risposta

1 − β = 38,9%
13.Regressione lineare e correlazione

Risposta: r² = 0,9828

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 = 30/5 = 6
ȳ = 86/5 = 17,2

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 80
Syy = Σ(y − ȳ)² = 162,8

Coefficiente di determinazione

r² = 80²/(40·162,8) = 0,9828

Risposta

r² = 0,9828

Circa il 98,28% della variabilità di y è spiegato dalla retta.

14.Regressione lineare e correlazione

Risposta: x = 5,985

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 = 25/5 = 5
ȳ = 279/5 = 55,8

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 130

Retta di regressione

b = 130/40 = 3,25
a = 55,8 − 3,25·5 = 39,55
ŷ = 39,55 + 3,25·x

Risolvi per x

x = (59 − 39,55)/3,25 = 5,985

Risposta

x = 5,985
15.Test chi quadrato

Risposta: χ² = 18,29

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

fumatori: 60·112/160 = 42, 60·48/160 = 18
non fumatori: 100·112/160 = 70, 100·48/160 = 30

Statistica chi quadrato

χ² = (54 − 42)²/42 + (6 − 18)²/18 + (58 − 70)²/70 + (42 − 30)²/30
χ² = 18,29

Risposta

χ² = 18,29

gl = 1. Con α = 0,05 il valore critico è 3,841, quindi H₀ (indipendenza) viene rifiutata.

16.Test chi quadrato

Risposta: df = 9

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 = 10 − 1 = 9

Risposta

df = 9

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