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

Gli stessi 25 partecipanti svolgono un test di memoria prima e dopo aver assunto caffeina. I punteggi sono a intervalli e approssimativamente normali. Quale test è appropriato?

  1. ATest t per campioni indipendenti
  2. BTest chi-quadrato
  3. CTest t per campioni appaiati (dipendenti)
  4. DTest U di Mann–Whitney
2.Metodi di ricerca in psicologiaDifficile

Un'ANOVA fattoriale 2 × 3 mostra che un farmaco migliora la memoria nei giovani adulti ma non negli anziani. Che cosa è stato trovato?

  1. ASolo un effetto principale dell'età
  2. BUn'interazione tra farmaco ed età
  3. CUn errore di I tipo
  4. DUn effetto pavimento
3.Statistica descrittivaMedia
2628303234363840424446

Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 45, 29, 45, 46, 32, 40, 26.

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

I voti di un esame hanno distribuzione normale con media 60 e deviazione standard 5. Trova il punteggio z z di un voto pari a 67,5.

μ = 60σ = 5x = 67,5
z =
5.ProbabilitàMedia
xp(x)00,3510,220,330,15μ = 1,25

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

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,35, 0,2, 0,3, 0,15
Var(X) =
6.ProbabilitàDifficile
xp(x)100,25200,25300,25400,25μ

X ha la distribuzione mostrata e Y = 0,5X + 1. Trova la deviazione standard σY di Y.

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0,25, 0,25, 0,25, 0,25Y = 0,5X + 1
σY =
7.Distribuzione normaleMedia
−3−2−10123zarea ombreggiata tra −z e z = 0,6875

Trascina z in modo che l’area ombreggiata tra −z e z sotto la curva normale standard sia 0,6875. Trova z con due decimali.

A = 0,6875
z =
8.Distribuzione normaleDifficile
μ = 500x = ?95%

Supponi che le durate delle batterie abbiano una distribuzione normale con media 500 h e deviazione standard 40 h. Trova il valore x sotto il quale si trova il 95 % dei dati (il 95° percentile).

μ = 500σ = 40P = 95%
x = h
9.Intervalli di confidenzaMedia
n = 16, s = 1L = ?Ux̄ = 77,5E95%

Un campione di 16 elementi ha media 77,5 e deviazione standard s = 1. La popolazione è approssimativamente normale. Trova il limite inferiore dell’intervallo di confidenza al 95 % per la media.

n = 16x̄ = 77,5s = 195%t(15) = 2,131
limite inferiore =
10.Intervalli di confidenzaDifficile
p = 0,5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,02595%

Non si sa nulla in anticipo sulla proporzione di prodotti difettosi. Quanti prodotti n si devono ispezionare perché un intervallo di confidenza al 95% per la proporzione abbia un margine di errore di al massimo 0,025?

p = 0,5E = 0,02595%
n =
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaMedia
t −1,98401,984

Un campione di 100 studenti ha un punteggio medio di 497,9 e una deviazione standard campionaria di 8. Trova la statistica test t per H₀: μ = 500.

μ₀ = 500x̄ = 497,9s = 8n = 100
t =
12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaDifficile
z −1,64501,645

Un campione di 100 misure ha media 74,8. La deviazione standard della popolazione è 8. Trova il limite superiore U dell'intervallo di confidenza al 90 % per la media.

x̄ = 74,8σ = 8n = 10090%
U =
13.Regressione lineare e correlazioneMedia
xy1480178620108231172614729163xy15202530100150

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 = 129Σy = 701Σx² = 2931Σy² = 87327Σxy = 15982
r =
14.Regressione lineare e correlazioneDifficile
xy344453559656766864xy4685060ŷ = 65

La tabella riporta 6 osservazioni appaiate di x = spesa pubblicitaria in k€ e y = vendite in k€. Usa la retta dei minimi quadrati ŷ = a + b·x. Per quale valore x la retta prevede ŷ = 65?

n = 6ŷ = 65
x =
15.Test chi quadratoMedia
nessun difettolievegraveTotaleturno di giorno28303189turno di notte19423394Totale477264183

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 giorno, lieve”.

totale di riga = 89totale di colonna = 72N = 183
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 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 = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Soluzioni

1.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: C · Test t per campioni appaiati (dipendenti)

Perché è questa la risposta

Un test t per campioni appaiati confronta le medie degli stessi partecipanti in due condizioni, usando le differenze all'interno di ogni persona.

Risposta

C · Test t per campioni appaiati (dipendenti)
2.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: B · Un'interazione tra farmaco ed età

Perché è questa la risposta

Si ha un'interazione quando l'effetto di un fattore varia tra i livelli di un altro. Qui l'effetto del farmaco dipende dalla fascia d'età.

Risposta

B · Un'interazione tra farmaco ed età
3.Statistica descrittiva

Risposta: s = 8,423

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 = 263/7 = 37,57

Scarti al quadrato

Σ(x − x̄)² = 7,429² + (−8,571)² + 7,429² + 8,429² + (−5,571)² + 2,429² + (−11,57)² = 425,7

Deviazione standard

s = √(425,7/6) = 8,423

Risposta

s = 8,423
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 = (67,5 − 60)/5 = 1,5

Risposta

z = 1,5
5.Probabilità

Risposta: Var(X) = 1,188

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 + 1·0,2 + 2·0,3 + 3·0,15 = 1,25

Media dei quadrati

E(X²) = 0·0,35 + 1·0,2 + 4·0,3 + 9·0,15 = 2,75

Varianza

Var(X) = 2,75 − 1,25² = 1,188

Risposta

Var(X) = 1,188
6.Probabilità

Risposta: σY = 5,59

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.

Dispersione di X

μ = 25, Var(X) = 125, σX = 11,18

Trasformazione lineare

σY = |0,5|·11,18 = 5,59

Risposta

σY = 5,59

La media invece si sposta: E(Y) = 0,5·25 + 1 = 13,5.

7.Distribuzione normale

Risposta: z = 1,01

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 + 0,6875)/2 = 0,8438

Leggi la tabella z al contrario

Trova 0,8438 dentro la tabella e leggi z.

z = 1,01

Risposta

z = 1,01
8.Distribuzione normale

Risposta: x = 565,8 h

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) = 0,95 → z = 1,645

Ritorno a x

x = 500 + 1,645·40 = 565,8 h

Risposta

x = 565,8 h
9.Intervalli di confidenza

Risposta: limite inferiore = 76,97

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 = 15, t = 2,131

Margine di errore

E = 2,131·1/√16 = 0,5327

Intervallo

77,5 ± 0,5327 → [76,97, 78,03]

Risposta

limite inferiore = 76,97
10.Intervalli di confidenza

Risposta: n = 1537

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.

Ricava n

n = 1,96²·0,5·0,5/0,025² = 1537

Arrotonda per eccesso

n = 1537

Risposta

n = 1537
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: t = −2,625

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 = (497,9 − 500)/0,8 = −2,625

Risposta

t = −2,625
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 = 76,12

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 = 1,645·8/√100 = 1,316

Limite dell'intervallo

U = 74,8 + 1,316 = 76,12

Risposta

U = 76,12
13.Regressione lineare e correlazione

Risposta: r = 0,9848

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 = 15982 − 129·701/6 = 910,5
Sxx = 2931 − 129²/6 = 157,5
Syy = 87327 − 701²/6 = 5427

Coefficiente di correlazione

r = 910,5/√(157,5·5427) = 0,9848

Risposta

r = 0,9848
14.Regressione lineare e correlazione

Risposta: x = 7,559

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 = 33/6 = 5,5
ȳ = 342/6 = 57

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 68

Retta di regressione

b = 68/17,5 = 3,886
a = 57 − 3,886·5,5 = 35,63
ŷ = 35,63 + 3,886·x

Risolvi per x

x = (65 − 35,63)/3,886 = 7,559

Risposta

x = 7,559
15.Test chi quadrato

Risposta: E = 35,02

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 = 89·72/183 = 35,02

Risposta

E = 35,02
16.Test chi quadrato

Risposta: χ²crit = 7,815

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 = 0,05) = 7,815

Risposta

χ²crit = 7,815

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

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