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

Perché in un'osservazione le categorie di comportamento vengono operazionalizzate prima della raccolta dei dati?

  1. APerché l'ipotesi si possa modificare dopo aver visto i dati
  2. BPerché i partecipanti sappiano esattamente che cosa viene registrato
  3. CPerché gli osservatori registrino gli stessi comportamenti in modo coerente, migliorando l'attendibilità
  4. DPerché l'osservazione diventi un esperimento
2.Metodi di ricerca in psicologiaDifficile

Nell'analisi tematica l'analista principalmente:

  1. AConta solo la frequenza delle parole
  2. BVerifica un'ipotesi numerica
  3. CCalcola il punteggio medio di ogni tema per confrontarli statisticamente
  4. DIndividua schemi ricorrenti di significato nei dati qualitativi
3.Statistica descrittivaMedia
152025303540455055

Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 39, 24, 14, 43, 13, 40, 55.

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

Una grandezza ha distribuzione normale con media 500 e deviazione standard 40. Quale proporzione P dei valori è superiore a 452?

μ = 500σ = 40x = 452
P =
5.ProbabilitàMedia
n = 9k = 4N = ?

In quanti modi N si può scegliere un comitato di 4 persone da un gruppo di 9? L'ordine non conta.

n = 9k = 4
N =
6.ProbabilitàDifficile
n = 8, p = 0,4: P(X ≤ 1) = ?k012345678

Si collaudano 8 componenti, e ciascuno si guasta con probabilità 0,4, in modo indipendente. Qual è la probabilità P che se ne guasti al massimo uno?

n = 8p = 0,4
P =
7.Distribuzione normaleMedia
−3−2−10123zarea ombreggiata a destra di z = 0,0526

Trascina z in modo che l’area ombreggiata sotto la curva normale standard, a destra di z, sia 0,0526. Trova z con due decimali.

A = 0,0526
z =
8.Distribuzione normaleDifficile
μ = 178x = ?80%

Supponi che le altezze degli uomini adulti abbiano una distribuzione normale con media 178 cm e deviazione standard 7 cm. Trova il valore x sotto il quale si trova il 80 % dei dati (il 80° percentile).

μ = 178σ = 7P = 80%
x = cm
9.Intervalli di confidenzaMedia
n = 11, s = 12,5LU = ?x̄ = 81E95%

Un campione di 11 elementi ha media 81 e deviazione standard s = 12,5. La popolazione è approssimativamente normale. Trova il limite superiore dell’intervallo di confidenza al 95 % per la media.

n = 11x̄ = 81s = 12,595%t(10) = 2,228
limite superiore =
10.Intervalli di confidenzaDifficile
σ = 27, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1,599%

La deviazione standard della popolazione è 27. 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 1,5?

σ = 27E = 1,599%
n =
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaMedia
−0,940,94p = ?

Si afferma che la media di una popolazione sia 250; la deviazione standard della popolazione è nota e vale 12. Un campione casuale di 36 osservazioni ha media 251,88. Verifica H₀: μ = 250 contro H₁: μ ≠ 250. Trova il p-value p.

μ₀ = 250σ = 12n = 36x̄ = 251,88H₁: μ ≠ μ₀
p =
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 = 0,05 su un campione di 64; la deviazione standard è nota e vale 16. In realtà la media è 204,4. Trova la potenza 1 − β del test in percentuale.

μ₀ = 200μ = 204,4σ = 16n = 64α = 0,05
1 − β = %
13.Regressione lineare e correlazioneMedia
xy1888219724117271353015033168xy202530100150

La tabella riporta 6 osservazioni appaiate di x = temperatura in °C e y = gelati venduti. Le loro somme sono date. Trova il coefficiente di correlazione di Pearson r a partire da queste somme.

n = 6Σx = 153Σy = 755Σx² = 4059Σy² = 99791Σxy = 20118
r =
14.Regressione lineare e correlazioneDifficile
xy162264367482580xy247080x = 1,5

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. Si effettua una nuova osservazione (1,5, 59). Trova il suo residuo e = y − ŷ.

n = 5(1,5, 59)
e =
15.Test chi quadratoMedia
sìnoTotaleuomini38240donne322860Totale7030100

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 = 1002 × 2
χ² =
16.Test chi quadratoDifficile
promossobocciatoTotalelinea 1392160linea 25842100linea 33367100Totale130130260dfα = 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 = 2603 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluzioni

1.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: C · Perché gli osservatori registrino gli stessi comportamenti in modo coerente, migliorando l'attendibilità

Perché è questa la risposta

Categorie chiare e osservabili (per esempio «colpisce a mano aperta») riducono il giudizio soggettivo e aumentano l'attendibilità tra osservatori.

Risposta

C · Perché gli osservatori registrino gli stessi comportamenti in modo coerente, migliorando l'attendibilità
2.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: D · Individua schemi ricorrenti di significato nei dati qualitativi

Perché è questa la risposta

L'analisi tematica comprende familiarizzazione, codifica, generazione, revisione e denominazione dei temi e stesura, concentrandosi sul significato più che sulla statistica.

Risposta

D · Individua schemi ricorrenti di significato nei dati qualitativi
3.Statistica descrittiva

Risposta: s = 15,86

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 = 228/7 = 32,57

Scarti al quadrato

Σ(x − x̄)² = 6,429² + (−8,571)² + (−18,57)² + 10,43² + (−19,57)² + 7,429² + 22,43² = 1510

Deviazione standard

s = √(1510/6) = 15,86

Risposta

s = 15,86
4.Statistica descrittiva

Risposta: P = 0,8849

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 = −1,2

Tavola della normale standard

Φ(−1,2) = 0,1151
P = 1 − 0,1151 = 0,8849

Risposta

P = 0,8849
5.Probabilità

Risposta: N = 126

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(9, 4) = (9·8·7·6)/(4·3·2·1) = 126

Risposta

N = 126
6.Probabilità

Risposta: P = 0,1064

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) = 0,68 = 0,0168
P(X = 1) = 8·0,4·0,67 = 0,08958

Sommale

P = 0,0168 + 0,08958 = 0,1064

Risposta

P = 0,1064
7.Distribuzione normale

Risposta: z = 1,62

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 − 0,0526 = 0,9474

Leggi la tabella z al contrario

Trova 0,9474 dentro la tabella e leggi z.

z = 1,62

Risposta

z = 1,62
8.Distribuzione normale

Risposta: x = 183,9 cm

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) = 0,8 → z = 0,8416

Ritorno a x

x = 178 + 0,8416·7 = 183,89 cm

Risposta

x = 183,89 cm
9.Intervalli di confidenza

Risposta: limite superiore = 89,4

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 = 10, t = 2,228

Margine di errore

E = 2,228·12,5/√11 = 8,397

Intervallo

81 ± 8,397 → [72,6, 89,4]

Risposta

limite superiore = 89,4
10.Intervalli di confidenza

Risposta: n = 2150

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 = (2,576·27/1,5)² = 2150

Arrotonda per eccesso

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

n = 2150

Risposta

n = 2150
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: p = 0,3472

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.

Statistica test

SE = σ/√n = 12/√36 = 2
z = (251,88 − 250)/2 = 0,94

Area della coda

Φ(0,94) = 0,8264
1 − Φ(0,94) = 0,1736

p-value

p = 2·0,1736 = 0,3472

Risposta

p = 0,3472

p > 0,05, quindi H₀ non viene rifiutata al livello del 5%.

12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: 1 − β = 71,06 %

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 = 16/√64 = 2
x̄c = 200 + 1,645·2 = 203,3

z sotto la media vera

z = (203,3 − 204,4)/2 = −0,555

Potenza

potenza = P(Z > −0,555) = 71,06%
1 − β = 71,06%

Risposta

1 − β = 71,06%
13.Regressione lineare e correlazione

Risposta: r = 0,9968

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 = 20118 − 153·755/6 = 865,5
Sxx = 4059 − 153²/6 = 157,5
Syy = 99791 − 755²/6 = 4787

Coefficiente di correlazione

r = 865,5/√(157,5·4787) = 0,9968

Risposta

r = 0,9968
14.Regressione lineare e correlazione

Risposta: e = −3,9

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 = 15/5 = 3
ȳ = 355/5 = 71

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 54

Retta di regressione

b = 54/10 = 5,4
a = 71 − 5,4·3 = 54,8
ŷ = 54,8 + 5,4·x

Valore previsto

ŷ = 54,8 + 5,4·1,5 = 62,9

Residuo

e = 59 − 62,9 = −3,9

Risposta

e = −3,9

Il punto si trova sotto la retta.

15.Test chi quadrato

Risposta: χ² = 19,84

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

uomini: 40·70/100 = 28, 40·30/100 = 12
donne: 60·70/100 = 42, 60·30/100 = 18

Statistica chi quadrato

χ² = (38 − 28)²/28 + (2 − 12)²/12 + (32 − 42)²/42 + (28 − 18)²/18
χ² = 19,84

Risposta

χ² = 19,84

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

16.Test chi quadrato

Risposta: χ² = 19,52

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: 30, 30
linea 2: 50, 50
linea 3: 50, 50

Statistica chi quadrato

χ² = (39 − 30)²/30 + (21 − 30)²/30 + (58 − 50)²/50 + (42 − 50)²/50 + (33 − 50)²/50 + (67 − 50)²/50
χ² = 19,52

Decisione

df = 2, χ²crit = 9,210
19,52 > 9,210

Risposta

χ² = 19,52

χ² è sopra il valore critico, quindi H₀ viene rifiutata: le variabili sembrano associate.

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