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

Operazionalizzare significa:

  1. AScegliere un test statistico
  2. BDefinire le variabili in modo preciso e misurabile
  3. CSvolgere la ricerca in un contesto operativo reale, come un ospedale
  4. DDare istruzioni ai partecipanti
2.Metodi di ricerca in psicologiaDifficile

Uno studio trova che l'effetto dello stress sulla malattia è più debole nelle persone con un forte sostegno sociale. Il sostegno sociale agisce come:

  1. AModeratore
  2. BVariabile dipendente
  3. CFattore confondente
  4. DMediatore
3.Statistica descrittivaMedia
202530354045

Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 26, 48, 43, 23, 21, 20.

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

Una grandezza ha distribuzione normale con media 60 e deviazione standard 15. Quale proporzione P dei valori è inferiore a 30?

μ = 60σ = 15x = 30
P =
5.ProbabilitàMedia
xp(x)00,3510,3520,3μ = 0,95

Per la distribuzione mostrata, trova la deviazione standard σ di X.

x: 0, 1, 2p(x): 0,35, 0,35, 0,3
σ =
6.ProbabilitàDifficile
n = 11, p = 0,1: P(X ≤ 1) = ?k01234567891011

Si collaudano 11 componenti, e ciascuno si guasta con probabilità 0,1, in modo indipendente. Qual è la probabilità P che se ne guasti al massimo uno?

n = 11p = 0,1
P =
7.Distribuzione normaleMedia
160 g163,6 gT = X₁ + … + X₄?

Le masse di bulloni sono indipendenti e normali con media 40 g e deviazione standard 1,2 g. Trova la probabilità P che la massa totale di 4 di essi sia inferiore a 163,6 g. Arrotonda z a due decimali.

μ = 40 gσ = 1,2 gn = 4< 163.6 g
P =
8.Distribuzione normaleDifficile
235240245250255260265gin basso 15%

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 15% più basso ombreggiato stia alla sua sinistra. Trova la soglia x.

μ = 250 gσ = 5 g15%
x = g
9.Intervalli di confidenzaMedia
n = 10, s = 12LUx̄ = 67,5E = ?99%

Un campione di 10 elementi ha media 67,5 e deviazione standard s = 12. La popolazione è approssimativamente normale. Trova il margine di errore E di un intervallo di confidenza al 99 % per la media.

n = 10x̄ = 67,5s = 1299%t(9) = 3,25
E =
10.Intervalli di confidenzaDifficile
σ = 12, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2,595%

La deviazione standard della popolazione è 12. Quanto deve essere grande il campione n perché un intervallo di confidenza al 95 % per la media abbia un margine di errore non superiore a 2,5?

σ = 12E = 2,595%
n =
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaMedia
t −2,06402,064

Un campione di 25 studenti ha un punteggio medio di 511,6 e una deviazione standard campionaria di 20. Trova la statistica test t per H₀: μ = 500.

μ₀ = 500x̄ = 511,6s = 20n = 25
t =
12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaDifficile
z −2,57602,576

Un campione di 100 misure ha media 498,9. La deviazione standard della popolazione è 15. Trova il limite superiore U dell'intervallo di confidenza al 99 % per la media.

x̄ = 498,9σ = 15n = 10099%
U =
13.Regressione lineare e correlazioneMedia
xy18992111424121271373015433168xy202530100150

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 = 793Σx² = 4059Σy² = 108147Σxy = 20943
r =
14.Regressione lineare e correlazioneDifficile
xy123220320416515xy241520x = 1,5

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 = 1,5.

n = 5x = 1,5
ŷ =
15.Test chi quadratoMedia
autobusbiciclettaautoTotalestudenti44211681personale19163974Totale633755155

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

totale di riga = 74totale di colonna = 63N = 155
E =
16.Test chi quadratoDifficile
sìnoTotaleetà 18–3057360età 31–50202040età 51+281240Totale10535140dfα = 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 = 1403 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluzioni

1.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: B · Definire le variabili in modo preciso e misurabile

Perché è questa la risposta

Operazionalizzare le variabili trasforma concetti astratti in misure specifiche, rendendo la ricerca replicabile.

Risposta

B · Definire le variabili in modo preciso e misurabile
2.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: A · Moderatore

Perché è questa la risposta

Un moderatore modifica la forza o la direzione della relazione tra due variabili. Un mediatore spiega il meccanismo attraverso cui una variabile ne influenza un'altra.

Risposta

A · Moderatore
3.Statistica descrittiva

Risposta: s = 12,16

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 = 181/6 = 30,17

Scarti al quadrato

Σ(x − x̄)² = (−4,167)² + 17,83² + 12,83² + (−7,167)² + (−9,167)² + (−10,17)² = 738,8

Deviazione standard

s = √(738,8/5) = 12,16

Risposta

s = 12,16
4.Statistica descrittiva

Risposta: P = 0,02275

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) = 0,02275
P = 0,02275

Risposta

P = 0,02275
5.Probabilità

Risposta: σ = 0,8047

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 = 0·0,35 + 1·0,35 + 2·0,3 = 0,95

Media dei quadrati

E(X²) = 0·0,35 + 1·0,35 + 4·0,3 = 1,55

Varianza

Var(X) = 1,55 − 0,95² = 0,6475
σ = √0,6475 = 0,8047

Risposta

σ = 0,8047
6.Probabilità

Risposta: P = 0,6974

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) = 0,911 = 0,3138
P(X = 1) = 11·0,1·0,910 = 0,3835

Sommale

P = 0,3138 + 0,3835 = 0,6974

Risposta

P = 0,6974
7.Distribuzione normale

Risposta: P = 0,9332

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 = 160 g, σT = 1,2·√4 = 2,4 g

Standardizza

z = (163,6 − 160)/2,4 = 1,5

Probabilità

P = Φ(1,5) = 0,9332

Risposta

P = 0,9332
8.Distribuzione normale

Risposta: x = 244,8 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) = 0,15

z dalla tabella

z ≈ −1,04

Di nuovo nelle unità originali

x = 250 − 1,04·5 = 244,8 g

Risposta

x = 244,8 g
9.Intervalli di confidenza

Risposta: E = 12,33

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 = 9, t = 3,25

Margine di errore

E = 3,25·12/√10 = 12,33

Risposta

E = 12,33
10.Intervalli di confidenza

Risposta: n = 89

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 = (1,96·12/2,5)² = 88,51

Arrotonda per eccesso

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

n = 89

Risposta

n = 89
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: t = 2,9

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 = 20/√25 = 20/5 = 4

Statistica test

t = (511,6 − 500)/4 = 2,9

Risposta

t = 2,9
t0,025; df = 24 = 2,064

|t| > 2,064, quindi H₀ viene rifiutata al livello del 5% (bilaterale).

12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: U = 502,8

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 = 2,576·15/√100 = 3,864

Limite dell'intervallo

U = 498,9 + 3,864 = 502,8

Risposta

U = 502,8
13.Regressione lineare e correlazione

Risposta: r = 0,9949

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 = 20943 − 153·793/6 = 721,5
Sxx = 4059 − 153²/6 = 157,5
Syy = 108147 − 793²/6 = 3339

Coefficiente di correlazione

r = 721,5/√(157,5·3339) = 0,9949

Risposta

r = 0,9949
14.Regressione lineare e correlazione

Risposta: ŷ = 21,8

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 = 94/5 = 18,8

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −20

Retta di regressione

b = −20/10 = −2
a = 18,8 − (−2)·3 = 24,8
ŷ = 24,8 − 2·x

Previsione

ŷ = 24,8 + (−2)·1,5 = 21,8

Risposta

ŷ = 21,8
15.Test chi quadrato

Risposta: E = 30,08

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 = 74·63/155 = 30,08

Risposta

E = 30,08
16.Test chi quadrato

Risposta: χ² = 26,67

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

età 18–30: 45, 15
età 31–50: 30, 10
età 51+: 30, 10

Statistica chi quadrato

χ² = (57 − 45)²/45 + (3 − 15)²/15 + (20 − 30)²/30 + (20 − 10)²/10 + (28 − 30)²/30 + (12 − 10)²/10
χ² = 26,67

Decisione

df = 2, χ²crit = 9,210
26,67 > 9,210

Risposta

χ² = 26,67

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

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