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

In una distribuzione con asimmetria positiva, come quella del reddito:

  1. ALa media è minore della mediana
  2. BLa media è maggiore della mediana
  3. CMedia e mediana sono sempre uguali
  4. DNon ci sono punteggi estremi
2.Metodi di ricerca in psicologiaDifficile

L'analisi fenomenologica interpretativa (IPA) mira principalmente a:

  1. AContare la frequenza delle parole nei testi
  2. BMisurare con precisione i tempi di reazione
  3. CEsplorare come gli individui danno senso alle proprie esperienze vissute
  4. DVerificare ipotesi causali con campioni ampi
3.Statistica descrittivaMedia
2530354045

Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 27, 39, 24, 22, 23, 42, 48.

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

I voti di un esame hanno distribuzione normale con media 170 e deviazione standard 15. Trova il punteggio z z di un voto pari a 158.

μ = 170σ = 15x = 158
z =
5.ProbabilitàMedia
P(almeno un sei) = ??1?2?3P(sei) = 1/6 a ogni lancio

Si lancia un dado equo 3 volte. Qual è la probabilità P di ottenere almeno un sei?

n = 3
P =
6.ProbabilitàDifficile
n = 12, p = 0,6: P(X = 5) = ?k0123456789101112

Un test ha 12 domande a risposta multipla. Una studentessa che tira a indovinare risponde correttamente a ciascuna con probabilità 0,6, in modo indipendente. Qual è la probabilità P di avere esattamente 5 risposte corrette?

n = 12p = 0,6k = 5
P =
7.Distribuzione normaleMedia
−3−2−10123zarea ombreggiata a destra di z = 0,3156

Trascina z in modo che l’area ombreggiata sotto la curva normale standard, a destra di z, sia 0,3156. Trova z con due decimali.

A = 0,3156
z =
8.Distribuzione normaleDifficile
10 cm0X − Y?

Le altezze X degli uomini e Y delle donne di un gruppo sono indipendenti e normali: X ha media 180 cm e deviazione standard 10 cm, Y ha media 170 cm e deviazione standard 12 cm. Trova la probabilità P che X sia maggiore di Y. Arrotonda z a due decimali.

μX = 180 cm, σX = 10 cmμY = 170 cm, σY = 12 cm
P =
9.Intervalli di confidenzaMedia
n = 20, sd​ = 1,60L = ?Ud̄ = −1,1E90%

La pressione arteriosa di 20 pazienti viene misurata prima e dopo un trattamento. Le differenze d = prima − dopo (mmHg) hanno media −1,1 e deviazione standard 1,6. Trova il limite inferiore dell’intervallo di confidenza al 90% per la differenza media.

n = 20d̄ = −1,1sd = 1,690%t(19) = 1,729
limite inferiore = mmHg
10.Intervalli di confidenzaDifficile
σ = 7, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1,599%

La deviazione standard della popolazione è 7. 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 = 7E = 1,599%
n =
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaMedia
−2,1452,145t = ?df = 14

Si confrontano due metodi didattici. Gruppo 1: 8 studenti, punteggio medio 58, deviazione standard 4,5. Gruppo 2: 8 studenti, punteggio medio 53,6, deviazione standard 11,5. 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 = 8x̄₁ = 58s₁ = 4,5n₂ = 8x̄₂ = 53,6s₂ = 11,5
t =
12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaDifficile
μ₀x̄c

Un test z unilaterale di H₀: μ = 50 contro H₁: μ > 50 viene eseguito con α = 0,05 su un campione di 100; la deviazione standard è nota e vale 10. In realtà la media è 52,9. Trova la potenza 1 − β del test in percentuale.

μ₀ = 50μ = 52,9σ = 10n = 100α = 0,05
1 − β = %
13.Regressione lineare e correlazioneMedia
xy25245667086910841284xy51050607080

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 = 42Σy = 415Σx² = 364Σy² = 29613Σxy = 3148
r =
14.Regressione lineare e correlazioneDifficile
xy127223320418517618xy2462025ŷ = 17

La tabella riporta 6 osservazioni appaiate di x = età dell’auto in anni e y = prezzo in k€. Usa la retta dei minimi quadrati ŷ = a + b·x. Per quale valore x la retta prevede ŷ = 17?

n = 6ŷ = 17
x =
15.Test chi quadratoMedia
nessun difettolievegraveTotaleturno di giorno404319102turno di notte9303473Totale497353175

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, lieve”.

totale di riga = 73totale di colonna = 73N = 175
E =
16.Test chi quadratoDifficile

Si esegue un test chi quadrato di indipendenza su una tabella di contingenza con 3 righe e 3 colonne (totali esclusi). Quanti gradi di libertà df ha il test?

3 × 3
df =

3Soluzioni

1.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: B · 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

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

Risposta: C · Esplorare come gli individui danno senso alle proprie esperienze vissute

Perché è questa la risposta

L'IPA studia in profondità campioni piccoli e omogenei, esaminando come i partecipanti interpretano esperienze significative, mentre il ricercatore interpreta il loro modo di dare senso.

Risposta

C · Esplorare come gli individui danno senso alle proprie esperienze vissute
3.Statistica descrittiva

Risposta: s = 10,61

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 = 225/7 = 32,14

Scarti al quadrato

Σ(x − x̄)² = (−5,143)² + 6,857² + (−8,143)² + (−10,14)² + (−9,143)² + 9,857² + 15,86² = 674,9

Deviazione standard

s = √(674,9/6) = 10,61

Risposta

s = 10,61
4.Statistica descrittiva

Risposta: z = −0,8

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 = (158 − 170)/15 = −0,8

Risposta

z = −0,8
5.Probabilità

Risposta: P = 0,4213

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.

Complementare

P(nessun sei) = (5/6)3 = 0,5787
P = 1 − 0,5787 = 0,4213

Risposta

P = 0,4213
6.Probabilità

Risposta: P = 0,1009

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.

Formula binomiale

P(X = 5) = 792·0,65·0,47 = 792·0,07776·0,001638 = 0,1009

Risposta

P = 0,1009
7.Distribuzione normale

Risposta: z = 0,48

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 − 0,3156 = 0,6844

Leggi la tabella z al contrario

Trova 0,6844 dentro la tabella e leggi z.

z = 0,48

Risposta

z = 0,48
8.Distribuzione normale

Risposta: P = 0,7389

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 della differenza

μ = 180 − 170 = 10 cm, σ = 15,62 cm

Standardizza

z = (0 − 10)/15,62 = −0,64

Probabilità

P = 1 − Φ(−0,64) = 0,7389

Risposta

P = 0,7389
9.Intervalli di confidenza

Risposta: limite inferiore = −1,719 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 = 19, t = 1,729

Margine di errore

E = 1,729·1,6/√20 = 0,6186

Intervallo

−1,1 ± 0,6186 → [−1,719, −0,4814]

Risposta

limite inferiore = −1,719 mmHg
10.Intervalli di confidenza

Risposta: n = 145

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 = (2,576·7/1,5)² = 144,5

Arrotonda per eccesso

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

n = 145

Risposta

n = 145
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: t = 1,008

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 = (7·4,5² + 7·11,5²)/14 = 76,25
sp = 8,732

Errore standard

SE = 8,732·√(1/8 + 1/8) = 4,366

Statistica test

t = (58 − 53,6)/4,366 = 1,008

Risposta

t = 1,008

Con df = 14, il valore critico bilaterale al 5% è 2,145; |t| è minore, quindi H₀ non viene rifiutata.

12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: 1 − β = 89,53 %

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/√100 = 1
x̄c = 50 + 1,645·1 = 51,65

z sotto la media vera

z = (51,65 − 52,9)/1 = −1,255

Potenza

potenza = P(Z > −1,255) = 89,53%
1 − β = 89,53%

Risposta

1 − β = 89,53%
13.Regressione lineare e correlazione

Risposta: r = 0,9634

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 = 3148 − 42·415/6 = 243
Sxx = 364 − 42²/6 = 70
Syy = 29613 − 415²/6 = 908,8

Coefficiente di correlazione

r = 243/√(70·908,8) = 0,9634

Risposta

r = 0,9634
14.Regressione lineare e correlazione

Risposta: x = 5,385

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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 123/6 = 20,5

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −32,5

Retta di regressione

b = −32,5/17,5 = −1,857
a = 20,5 − (−1,857)·3,5 = 27
ŷ = 27 − 1,857·x

Risolvi per x

x = (17 − 27)/(−1,857) = 5,385

Risposta

x = 5,385
15.Test chi quadrato

Risposta: E = 30,45

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 = 73·73/175 = 30,45

Risposta

E = 30,45
16.Test chi quadrato

Risposta: df = 4

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 = (3 − 1)·(3 − 1) = 4

Risposta

df = 4

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