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 con asimmetria positiva, come quella del reddito:

  1. ANon ci sono punteggi estremi
  2. BMedia e mediana sono sempre uguali
  3. CLa media è maggiore della mediana
  4. DLa media è minore della mediana
2.Metodi di ricerca in psicologiaDifficile

Uno studio sulla memoria usa un disegno a misure ripetute in cui tutti imparano prima la lista A e poi la lista B. Il ricordo è migliore per la lista B. Qual è il difetto più probabile?

  1. AUna dimensione del campione troppo grande
  2. BEffetti d'ordine come la pratica, perché le condizioni non sono state bilanciate
  3. CDifferenze individuali tra i gruppi
  4. DL'uso di un livello di misura ordinale
3.Statistica descrittivaMedia
2025303540

Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 16, 25, 36, 21, 40, 32.

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

I voti di un esame hanno distribuzione normale con media 170 e deviazione standard 10. Trova il punteggio z z di un voto pari a 155.

μ = 170σ = 10x = 155
z =
5.ProbabilitàMedia
rosse: 8blu: 4

Un sacchetto contiene 8 palline rosse e 4 blu. Ne estrai due senza rimettere la prima. Qual è la probabilità P che siano entrambe rosse?

8 / 4
P =
6.ProbabilitàDifficile
n = 5, p = 0,25: P(X ≤ 1) = ?k012345

Si collaudano 5 componenti, e ciascuno si guasta con probabilità 0,25, in modo indipendente. Qual è la probabilità P che se ne guasti al massimo uno?

n = 5p = 0,25
P =
7.Distribuzione normaleMedia
340 kg316 kgT = X₁ + … + X₄?

Le masse di passeggeri con bagaglio sono indipendenti e normali con media 85 kg e deviazione standard 12 kg. Trova la probabilità P che la massa totale di 4 di essi superi 316 kg. Arrotonda z a due decimali.

μ = 85 kgσ = 12 kgn = 4> 316 kg
P =
8.Distribuzione normaleDifficile
μ = 250x = ?97,5%

Supponi che i pesi dei sacchetti abbiano una distribuzione normale con media 250 g e deviazione standard 5 g. Trova il valore x sotto il quale si trova il 97,5 % dei dati (il 97,5° percentile).

μ = 250σ = 5P = 97,5%
x = g
9.Intervalli di confidenzaMedia
n = 6, s = 2L = ?Ux̄ = 61,5E90%

Un campione di 6 elementi ha media 61,5 e deviazione standard s = 2. La popolazione è approssimativamente normale. Trova il limite inferiore dell’intervallo di confidenza al 90 % per la media.

n = 6x̄ = 61,5s = 290%t(5) = 2,015
limite inferiore =
10.Intervalli di confidenzaDifficile
n = 25σ = ?Us = 6,195%

I diametri di 25 alberi lavorati alla macchina hanno una deviazione standard campionaria di 6,1 µm. Supponendo che i diametri siano distribuiti normalmente, trova il limite inferiore σ dell’intervallo di confidenza al 95% per la deviazione standard della popolazione. Con df = 24, il 2,5% della distribuzione χ² si trova sotto 12,401 e il 2,5% sopra 39,364.

n = 25s = 6,1 µmχ² = 12,401, 39,364
σ = µm
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaMedia
t −1,98401,984

Un campione di 100 studenti ha un punteggio medio di 501,9 e una deviazione standard campionaria di 8. Trova la statistica test t per H₀: μ = 500.

μ₀ = 500x̄ = 501,9s = 8n = 100
t =
12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaDifficile
z −2,57602,576

Un campione di 100 misure ha media 75,6. La deviazione standard della popolazione è 4. Trova il limite superiore U dell'intervallo di confidenza al 99 % per la media.

x̄ = 75,6σ = 4n = 10099%
U =
13.Regressione lineare e correlazioneMedia
xy141249344450558665xy246405060

La tabella riporta 6 osservazioni appaiate di x = ore di studio e y = voto all’esame. Le loro somme sono date. Trova il coefficiente di correlazione di Pearson r a partire da queste somme.

n = 6Σx = 21Σy = 307Σx² = 91Σy² = 16107Σxy = 1151
r =
14.Regressione lineare e correlazioneDifficile
xy129344557763975xy5406080x = 2

La tabella riporta 5 osservazioni appaiate di x = spesa pubblicitaria in k€ e y = vendite in k€. Usa la retta dei minimi quadrati ŷ = a + b·x. Si effettua una nuova osservazione (2, 34). Trova il suo residuo e = y − ŷ.

n = 5(2, 34)
e =
15.Test chi quadratoMedia
tossenessuna tosseTotalefumatori522880non fumatori4872120Totale100100200

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 × 2
χ² =
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

Un test chi quadrato di bontà dell’adattamento verifica se le frequenze in 5 categorie seguono una distribuzione di Poisson la cui media è stimata dagli stessi dati. Usando la tabella, trova il valore critico χ²crit al livello di significatività α = 0,01.

α = 0,01
χ²crit =

3Soluzioni

1.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: C · La media è maggiore della mediana

Perché è questa la risposta

Pochi valori molto alti nella coda destra portano la media sopra la mediana, ed è per questo che per i dati asimmetrici si riporta spesso la mediana.

Risposta

C · La media è maggiore della mediana
2.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: B · Effetti d'ordine come la pratica, perché le condizioni non sono state bilanciate

Perché è questa la risposta

Quando tutti i partecipanti affrontano le condizioni nello stesso ordine, il miglioramento può riflettere la pratica anziché la lista. Il bilanciamento (ABBA oppure metà AB e metà BA) controlla questo effetto.

Risposta

B · Effetti d'ordine come la pratica, perché le condizioni non sono state bilanciate
3.Statistica descrittiva

Risposta: s = 9,223

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 = 170/6 = 28,33

Scarti al quadrato

Σ(x − x̄)² = (−12,33)² + (−3,333)² + 7,667² + (−7,333)² + 11,67² + 3,667² = 425,3

Deviazione standard

s = √(425,3/5) = 9,223

Risposta

s = 9,223
4.Statistica descrittiva

Risposta: z = −1,5

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 = (155 − 170)/10 = −1,5

Risposta

z = −1,5
5.Probabilità

Risposta: P = 0,4242

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.

Prima e seconda estrazione

P = 8/12 · 7/11 = 56/132 = 0,4242

Risposta

P = 0,4242
6.Probabilità

Risposta: P = 0,6328

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) = 0,755 = 0,2373
P(X = 1) = 5·0,25·0,754 = 0,3955

Sommale

P = 0,2373 + 0,3955 = 0,6328

Risposta

P = 0,6328
7.Distribuzione normale

Risposta: P = 0,8413

Somme e differenze di variabili normali: se X e Y sono indipendenti e normali, anche X + Y e X − Y sono normali. Le medie si sommano o si sottraggono: E(X ± Y) = μX ± μY. Le varianze si sommano sempre, anche per una differenza: Var(X ± Y) = σX² + σY², quindi σ = √(σX² + σY²). Le deviazioni standard non si sommano mai direttamente. Il totale di n elementi indipendenti con la stessa distribuzione ha media n·μ e deviazione standard σ·√n. Poi standardizza come al solito: z = (x − media)/σ e leggi Φ(z).

Distribuzione del totale

μT = 340 kg, σT = 12·√4 = 24 kg

Standardizza

z = (316 − 340)/24 = −1

Probabilità

P = 1 − Φ(−1) = 0,8413

Risposta

P = 0,8413
8.Distribuzione normale

Risposta: x = 259,8 g

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) = 0,975 → z = 1,96

Ritorno a x

x = 250 + 1,96·5 = 259,8 g

Risposta

x = 259,8 g
9.Intervalli di confidenza

Risposta: limite inferiore = 59,85

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 = 5, t = 2,015

Margine di errore

E = 2,015·2/√6 = 1,645

Intervallo

61,5 ± 1,645 → [59,85, 63,15]

Risposta

limite inferiore = 59,85
10.Intervalli di confidenza

Risposta: σ = 4,763 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 = 24·6,1² = 893

Limiti per σ²

893/39,364 = 22,69
893/12,401 = 72,01

Limite per σ

σ = √22,69 = 4,763 µm

Risposta

σ = 4,763 µm

Intervallo al 95% per σ: [4,763, 8,486] µm.

11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: t = 2,375

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 = 8/√100 = 8/10 = 0,8

Statistica test

t = (501,9 − 500)/0,8 = 2,375

Risposta

t = 2,375
t0,025; df = 99 = 1,984

|t| > 1,984, quindi H₀ viene rifiutata al livello del 5% (bilaterale).

12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: U = 76,63

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).

Margine di errore

E = 2,576·4/√100 = 1,03

Limite dell'intervallo

U = 75,6 + 1,03 = 76,63

Risposta

U = 76,63
13.Regressione lineare e correlazione

Risposta: r = 0,9157

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.

Somme centrate

Sxy = 1151 − 21·307/6 = 76,5
Sxx = 91 − 21²/6 = 17,5
Syy = 16107 − 307²/6 = 398,8

Coefficiente di correlazione

r = 76,5/√(17,5·398,8) = 0,9157

Risposta

r = 0,9157
14.Regressione lineare e correlazione

Risposta: e = −2,95

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 = 268/5 = 53,6

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 222

Retta di regressione

b = 222/40 = 5,55
a = 53,6 − 5,55·5 = 25,85
ŷ = 25,85 + 5,55·x

Valore previsto

ŷ = 25,85 + 5,55·2 = 36,95

Residuo

e = 34 − 36,95 = −2,95

Risposta

e = −2,95

Il punto si trova sotto la retta.

15.Test chi quadrato

Risposta: χ² = 12

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: 80·100/200 = 40, 80·100/200 = 40
non fumatori: 120·100/200 = 60, 120·100/200 = 60

Statistica chi quadrato

χ² = (52 − 40)²/40 + (28 − 40)²/40 + (48 − 60)²/60 + (72 − 60)²/60
χ² = 12

Risposta

χ² = 12

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

16.Test chi quadrato

Risposta: χ²crit = 11,35

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 = 5 − 1 − 1 = 3

Tabella

χ²crit(df = 3, α = 0,01) = 11,345

Risposta

χ²crit = 11,345

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

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