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

Per ottenere un campione con le stesse proporzioni di studenti del primo, secondo e terzo anno presenti nella popolazione universitaria, un ricercatore dovrebbe usare:

  1. AIl campionamento a valanga
  2. BIl campionamento di volontari
  3. CIl campionamento opportunistico
  4. DIl campionamento stratificato
2.Metodi di ricerca in psicologiaDifficile

Un ricercatore misura l'effetto del rumore sulla concentrazione. I partecipanti della condizione con rumore sono stati esaminati per caso al mattino e quelli della condizione silenziosa al pomeriggio. Qual è il problema?

  1. ALo studio ha troppe condizioni
  2. BL'ora del giorno è la variabile dipendente
  3. CI dati sono a livello nominale
  4. DL'ora del giorno è una variabile confondente
3.Statistica descrittivaMedia
253035404550

Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 30, 47, 22, 24, 54, 52.

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

Una grandezza ha distribuzione normale con media 500 e deviazione standard 75. Quale proporzione P dei valori è inferiore a 650?

μ = 500σ = 75x = 650
P =
5.ProbabilitàMedia
rosse: 4blu: 6

Un sacchetto contiene 4 palline rosse e 6 blu. Ne estrai due senza rimettere la prima. Qual è la probabilità P che siano entrambe rosse?

4 / 6
P =
6.ProbabilitàDifficile
€p(x)−30,890,15270,05

Giocare a un gioco costa 3 €. Si vincono 12 € con probabilità 0,15 e 30 € con probabilità 0,05; altrimenti non si vince nulla. La posta non viene restituita. Trova il guadagno netto atteso E(G) per partita.

posta = €3€12: p = 0,15€30: p = 0,05
E(G) = €
7.Distribuzione normaleMedia
2935,3P = ?

Supponi che i tempi di consegna abbiano una distribuzione normale con media 32 min e deviazione standard 6 min. Quale frazione è compresa tra 29 e 35,3 min? Dai P come numero decimale.

μ = 32σ = 6x1 = 29x2 = 35,3
P =
8.Distribuzione normaleDifficile
μ = 250x = ?80%

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 80 % dei dati (il 80° percentile).

μ = 250σ = 5P = 80%
x = g
9.Intervalli di confidenzaMedia
n = 16, sd​ = 5,10L = ?Ud̄ = 9,5E95%

La pressione arteriosa di 16 pazienti viene misurata prima e dopo un trattamento. Le differenze d = prima − dopo (mmHg) hanno media 9,5 e deviazione standard 5,1. Trova il limite inferiore dell’intervallo di confidenza al 95% per la differenza media.

n = 16d̄ = 9,5sd = 5,195%t(15) = 2,131
limite inferiore = mmHg
10.Intervalli di confidenzaDifficile
σ = 22, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 299%

La deviazione standard della popolazione è 22. 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?

σ = 22E = 299%
n =
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaMedia
−2,1312,131t = ?df = 15

Si confrontano due metodi didattici. Gruppo 1: 6 studenti, punteggio medio 105,5, deviazione standard 11. Gruppo 2: 11 studenti, punteggio medio 97,2, deviazione standard 12. 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 = 6x̄₁ = 105,5s₁ = 11n₂ = 11x̄₂ = 97,2s₂ = 12
t =
12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaDifficile
μ₀x̄c

Un test z unilaterale di H₀: μ = 500 contro H₁: μ < 500 viene eseguito con α = 0.05 su un campione di 25; la deviazione standard è nota e vale 10. In realtà la media è 497.4. Trova la probabilità di un errore di secondo tipo β in percentuale.

μ₀ = 500μ = 497,4σ = 10n = 25α = 0,05
β = %
13.Regressione lineare e correlazioneMedia
xy145317662085239826119xy15202550100

La tabella riporta 5 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 = 5Σx = 100Σy = 421Σx² = 2090Σy² = 38155Σxy = 8912
r =
14.Regressione lineare e correlazioneDifficile
xy129224324421519xy24202530x = 4,5

La tabella riporta 5 osservazioni appaiate di x = età dell’auto in anni e y = prezzo in k€. Usa la retta dei minimi quadrati ŷ = a + b·x. Prevedi ŷ per x = 4,5.

n = 5x = 4,5
ŷ =
15.Test chi quadratoMedia
nessun difettolievegraveTotaleturno di giorno19313282turno di notte2738974Totale466941156

La tabella di contingenza riporta le frequenze osservate. Per un test chi quadrato di indipendenza, trova la frequenza attesa E per la cella “turno di notte, nessun difetto”.

totale di riga = 74totale di colonna = 46N = 156
E =
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 4 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 = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Soluzioni

1.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: D · Il campionamento stratificato

Perché è questa la risposta

Il campionamento stratificato individua dei sottogruppi (strati) ed estrae a caso da ciascuno in proporzione alla sua dimensione nella popolazione, rendendo il campione più rappresentativo.

Risposta

D · Il campionamento stratificato
2.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: D · L'ora del giorno è una variabile confondente

Perché è questa la risposta

Poiché rumore e orario del test variano insieme, qualsiasi differenza potrebbe essere dovuta all'uno o all'altro. Assegnare a caso gli orari o mantenere costante l'orario eliminerebbe il fattore confondente.

Risposta

D · L'ora del giorno è una variabile confondente
3.Statistica descrittiva

Risposta: s = 14,48

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 = 229/6 = 38,17

Scarti al quadrato

Σ(x − x̄)² = (−8,167)² + 8,833² + (−16,17)² + (−14,17)² + 15,83² + 13,83² = 1049

Deviazione standard

s = √(1049/5) = 14,48

Risposta

s = 14,48
4.Statistica descrittiva

Risposta: P = 0,9772

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 = 2

Tavola della normale standard

Φ(2) = 0,9772
P = 0,9772

Risposta

P = 0,9772
5.Probabilità

Risposta: P = 0,1333

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 = 4/10 · 3/9 = 12/90 = 0,1333

Risposta

P = 0,1333
6.Probabilità

Risposta: E(G) = 0,3 €

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: 9 (p = 0,15), 27 (p = 0,05), −3 (p = 0,8)

Valore atteso

E(G) = 9·0,15 + 27·0,05 − 3·0,8 = 0,3 €

Risposta

E(G) = 0,3 €

Un valore positivo significa che in media guadagni denaro.

7.Distribuzione normale

Risposta: P = 0,4003

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.

Punteggi z

z₁ = (29 − 32)/6 = −0,5
z₂ = (35,3 − 32)/6 = 0,55

Area compresa

P = Φ(0,55) − Φ(−0,5) = 0,7088 − 0,3085 = 0,4003

Risposta

P = 0,4003
8.Distribuzione normale

Risposta: x = 254,2 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) = 0,8 → z = 0,8416

Ritorno a x

x = 250 + 0,8416·5 = 254,21 g

Risposta

x = 254,21 g
9.Intervalli di confidenza

Risposta: limite inferiore = 6,783 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 = 15, t = 2,131

Margine di errore

E = 2,131·5,1/√16 = 2,717

Intervallo

9,5 ± 2,717 → [6,783, 12,22]

Risposta

limite inferiore = 6,783 mmHg
10.Intervalli di confidenza

Risposta: n = 803

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 = (2,576·22/2)² = 802,9

Arrotonda per eccesso

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

n = 803

Risposta

n = 803
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: t = 1,401

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 = (5·11² + 10·12²)/15 = 136,3
sp = 11,68

Errore standard

SE = 11,68·√(1/6 + 1/11) = 5,926

Statistica test

t = (105,5 − 97,2)/5,926 = 1,401

Risposta

t = 1,401

Con df = 15, il valore critico bilaterale al 5% è 2,131; |t| è minore, quindi H₀ non viene rifiutata.

12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: β = 63,5 %

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 = 10/√25 = 2
x̄c = 500 − 1,645·2 = 496,7

z sotto la media vera

z = (496,7 − 497,4)/2 = −0,345

Errore di secondo tipo

potenza = P(Z < −0.345) = 36.5%
β = 100% − 36,5% = 63,5%

Risposta

β = 63,5%
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 = 8912 − 100·421/5 = 492
Sxx = 2090 − 100²/5 = 90
Syy = 38155 − 421²/5 = 2707

Coefficiente di correlazione

r = 492/√(90·2707) = 0,9968

Risposta

r = 0,9968
14.Regressione lineare e correlazione

Risposta: ŷ = 19,95

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 = 15/5 = 3
ȳ = 117/5 = 23,4

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −23

Retta di regressione

b = −23/10 = −2,3
a = 23,4 − (−2,3)·3 = 30,3
ŷ = 30,3 − 2,3·x

Previsione

ŷ = 30,3 + (−2,3)·4,5 = 19,95

Risposta

ŷ = 19,95
15.Test chi quadrato

Risposta: E = 21,82

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.

Frequenza attesa

E = 74·46/156 = 21,82

Risposta

E = 21,82
16.Test chi quadrato

Risposta: χ²crit = 5,991

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 = 4 − 1 − 1 = 2

Tabella

χ²crit(df = 2, α = 0,05) = 5,991

Risposta

χ²crit = 5,991

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

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