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

In una distribuzione normale, circa quale percentuale dei punteggi si trova entro una deviazione standard dalla media?

  1. A95%
  2. B50%
  3. C68%
  4. D99,7%
2.Metodi di ricerca in psicologiaDifficile

In una regressione multipla che predice i voti d'esame dalle ore di studio e dal sonno, R² = 0,36. Che cosa significa?

  1. ALa correlazione tra i predittori è 0,36
  2. BIl 36% degli studenti ha superato l'esame
  3. CLe ore di studio causano il 36% del successo all'esame
  4. DI predittori insieme spiegano il 36% della varianza dei voti d'esame
3.Statistica descrittivaMedia
15202530354045

Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 49, 45, 48, 11, 25.

n = 5
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 97,5.

μ = 100σ = 5x = 97,5
z =
5.ProbabilitàMedia
xp(x)00,110,2520,1530,2540,25μ = 2,3

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

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,1, 0,25, 0,15, 0,25, 0,25
Var(X) =
6.ProbabilitàDifficile
n = 11, p = 0,7: P(X = 2) = ?k01234567891011

Un test ha 11 domande a risposta multipla. Una studentessa che tira a indovinare risponde correttamente a ciascuna con probabilità 0,7, in modo indipendente. Qual è la probabilità P di avere esattamente 2 risposte corrette?

n = 11p = 0,7k = 2
P =
7.Distribuzione normaleMedia
−3−2−10123zarea ombreggiata a destra di z = 0,2611

Trascina z in modo che l’area ombreggiata sotto la curva normale standard, a destra di z, sia 0,2611. Trova z con due decimali.

A = 0,2611
z =
8.Distribuzione normaleDifficile
μ = 100x = ?10%

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 10 % dei dati (il 10° percentile).

μ = 100σ = 15P = 10%
x = punti
9.Intervalli di confidenzaMedia
x̄E₁ = 2,295%, n = 25x̄E₂ = ?99%, n = 25

Un intervallo di confidenza al 95% per una media, basato su 25 osservazioni e σ nota, ha un margine di errore di 2,2. Qual è il margine di errore E₂ di un intervallo al 99% calcolato dagli stessi dati?

95%n₁ = 25E₁ = 2,299%
E₂ =
10.Intervalli di confidenzaDifficile
σ = 21, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 199%

La deviazione standard della popolazione è 21. 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 1?

σ = 21E = 199%
n =
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaMedia
−1,961,96z = ?

Due linee di produzione fabbricano lo stesso pezzo. Linea 1: un campione di 30 pezzi ha lunghezza media 53 mm, e la deviazione standard nota della linea è 8 mm. Linea 2: un campione di 50 pezzi ha media 51,9 mm, deviazione standard nota 7 mm. Trova la statistica test z per H₀: μ₁ = μ₂, prendendo la differenza come x̄₁ − x̄₂ (linea 1 meno linea 2).

n₁ = 30x̄₁ = 53 mmσ₁ = 8 mmn₂ = 50x̄₂ = 51,9 mmσ₂ = 7 mm
z =
12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaDifficile
−1,961,96z = ?

In una sperimentazione, 72 pazienti su 120 con il trattamento A guariscono, e 92 su 200 con il trattamento B. Usando la proporzione combinata, trova la statistica test z per H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 72n₁ = 120x₂ = 92n₂ = 200
z =
13.Regressione lineare e correlazioneMedia
xy1513585637719771180xy51050607080

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
xy2544656748841096xy5106080100x = 9

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. Prevedi ŷ per x = 9.

n = 5x = 9
ŷ =
15.Test chi quadratoMedia
miglioratinon miglioratiTotalenuovo farmaco303060placebo243660Totale5466120

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 = 1202 × 2
χ² =
16.Test chi quadratoDifficile

Si esegue un test chi quadrato di indipendenza su una tabella di contingenza con 2 righe e 2 colonne (totali esclusi). Quanti gradi di libertà df ha il test?

2 × 2
df =

3Soluzioni

1.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: C · 68%

Perché è questa la risposta

Circa il 68% dei punteggi cade entro ±1 DS, circa il 95% entro ±2 DS e circa il 99,7% entro ±3 DS.

Risposta

C · 68%
2.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: D · I predittori insieme spiegano il 36% della varianza dei voti d'esame

Perché è questa la risposta

R² indica quanta parte della variabilità dell'esito è spiegata da tutti i predittori insieme. Non stabilisce un rapporto causale.

Risposta

D · I predittori insieme spiegano il 36% della varianza dei voti d'esame
3.Statistica descrittiva

Risposta: s = 16,88

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 = 178/5 = 35,6

Scarti al quadrato

Σ(x − x̄)² = 13,4² + 9,4² + 12,4² + (−24,6)² + (−10,6)² = 1139

Deviazione standard

s = √(1139/4) = 16,88

Risposta

s = 16,88
4.Statistica descrittiva

Risposta: z = −0,5

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 = (97,5 − 100)/5 = −0,5

Risposta

z = −0,5
5.Probabilità

Risposta: Var(X) = 1,81

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 = 0·0,1 + 1·0,25 + 2·0,15 + 3·0,25 + 4·0,25 = 2,3

Media dei quadrati

E(X²) = 0·0,1 + 1·0,25 + 4·0,15 + 9·0,25 + 16·0,25 = 7,1

Varianza

Var(X) = 7,1 − 2,3² = 1,81

Risposta

Var(X) = 1,81
6.Probabilità

Risposta: P = 0,0005305

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.

Formula binomiale

P(X = 2) = 55·0,72·0,39 = 55·0,49·1,968 × 10⁻⁵ = 0,0005305

Risposta

P = 0,0005305
7.Distribuzione normale

Risposta: z = 0,64

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 − 0,2611 = 0,7389

Leggi la tabella z al contrario

Trova 0,7389 dentro la tabella e leggi z.

z = 0,64

Risposta

z = 0,64
8.Distribuzione normale

Risposta: x = 80,78 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) = 0,1 → z = −1,282

Ritorno a x

x = 100 + −1,282·15 = 80,78 punti

Risposta

x = 80,78 punti
9.Intervalli di confidenza

Risposta: E₂ = 2,891

Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.

Rapporto dei margini

E₂/E₁ = (2,576/1,96)·√(25/25) = 1,314

Nuovo margine

E₂ = 2,2·1,314 = 2,891

Risposta

E₂ = 2,891
10.Intervalli di confidenza

Risposta: n = 2927

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 = (2,576·21/1)² = 2926

Arrotonda per eccesso

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

n = 2927

Risposta

n = 2927
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: z = 0,6234

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.

Errore standard della differenza

SE = √(8²/30 + 7²/50) = √3,113 = 1,764

Statistica test

z = (53 − 51,9)/1,764 = 0,6234

Risposta

z = 0,6234

|z| < 1.96, quindi H₀ non viene rifiutata al livello del 5% (bilaterale).

12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: z = 2,426

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 = 72/120 = 0,6
p̂₂ = 92/200 = 0,46
p̂ = 164/320 = 0,5125

Errore standard sotto H₀

SE = √(0,5125·0,4875·(1/120 + 1/200)) = 0,05772

Statistica test

z = (0,6 − 0,46)/0,05772 = 2,426

Risposta

z = 2,426

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

13.Regressione lineare e correlazione

Risposta: r = 0,9942

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 = 36/6 = 6
ȳ = 400/6 = 66,67

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 210
Syy = Σ(y − ȳ)² = 637,3

Coefficiente di correlazione

r = 210/√(70·637,3) = 0,9942

Risposta

r = 0,9942
14.Regressione lineare e correlazione

Risposta: ŷ = 90,05

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 = 373/5 = 74,6

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 206

Retta di regressione

b = 206/40 = 5,15
a = 74,6 − 5,15·6 = 43,7
ŷ = 43,7 + 5,15·x

Previsione

ŷ = 43,7 + 5,15·9 = 90,05

Risposta

ŷ = 90,05
15.Test chi quadrato

Risposta: χ² = 1,212

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

nuovo farmaco: 60·54/120 = 27, 60·66/120 = 33
placebo: 60·54/120 = 27, 60·66/120 = 33

Statistica chi quadrato

χ² = (30 − 27)²/27 + (30 − 33)²/33 + (24 − 27)²/27 + (36 − 33)²/33
χ² = 1,212

Risposta

χ² = 1,212

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

16.Test chi quadrato

Risposta: df = 1

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 = (2 − 1)·(2 − 1) = 1

Risposta

df = 1

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