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

La distorsione dello sperimentatore si riduce nel modo più diretto:

  1. AFacendo raccogliere i dati a un ricercatore che non conosce l'ipotesi né le condizioni
  2. BUsando un'ipotesi a una coda
  3. CUsando soltanto volontari
  4. DUsando un campione più grande
2.Metodi di ricerca in psicologiaDifficile

Un ricercatore vuole verificare se un nuovo metodo didattico causa voti migliori, ma non può randomizzare gli studenti. Quale disegno fornisce in questa situazione le prove causali più solide?

  1. AMisurare solo la classe che usa il nuovo metodo dopo l'insegnamento
  2. BChiedere agli studenti se pensano che il metodo abbia funzionato
  3. CConfrontare classi appaiate misurate prima e dopo, con un gruppo di confronto
  4. DCorrelare i voti con quanto agli studenti piace l'insegnante
3.Statistica descrittivaMedia
1520253035404550

Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 15, 21, 50, 38, 36, 12, 25.

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

Una grandezza ha distribuzione normale con media 70 e deviazione standard 12. Quale proporzione P dei valori è inferiore a 85?

μ = 70σ = 12x = 85
P =
5.ProbabilitàMedia
n = 11k = 5N = ?

In quanti modi N si può scegliere un comitato di 5 persone da un gruppo di 11? L'ordine non conta.

n = 11k = 5
N =
6.ProbabilitàDifficile
€p(x)−100,83400,151900,02

Giocare a un gioco costa 10 €. Si vincono 50 € con probabilità 0,15 e 200 € con probabilità 0,02; altrimenti non si vince nulla. La posta non viene restituita. Trova il guadagno netto atteso E(G) per partita.

posta = €10€50: p = 0,15€200: p = 0,02
E(G) = €
7.Distribuzione normaleMedia
750 g740,2 gX + Y?

X è normale con media 250 g e deviazione standard 4 g; Y è indipendente e normale con media 500 g e deviazione standard 9 g. Trova la probabilità P che X + Y sia maggiore di 740,2 g. Arrotonda z a due decimali.

μX = 250, σX = 4μY = 500, σY = 9X + Y > 740,2 g
P =
8.Distribuzione normaleDifficile
0,03 mm0D − d?

I diametri D dei fori sono normali con media 25,03 mm e deviazione standard 0,01 mm. I diametri d degli alberi sono indipendenti e normali con media 25 mm e deviazione standard 0,02 mm. Un albero scelto a caso si accoppia quando D − d > 0. Trova la probabilità P che si accoppi. Arrotonda z a due decimali.

foro: μ = 25,03 mm, σ = 0,01 mmalbero: μ = 25 mm, σ = 0,02 mm
P =
9.Intervalli di confidenzaMedia
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E99%

Si confronta la durata della batteria di due modelli di telefono. Modello 1: 40 telefoni, media 88,5 h, deviazione standard nota 17 h. Modello 2: 50 telefoni, media 101,5 h, deviazione standard nota 16 h. Trova il limite superiore dell’intervallo di confidenza al 99% per μ₁ − μ₂.

n₁ = 40x̄₁ = 88,5 hσ₁ = 17 hn₂ = 50x̄₂ = 101,5 hσ₂ = 16 h99%
limite superiore = h
10.Intervalli di confidenzaDifficile
σ = 9, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2,590%

La deviazione standard della popolazione è 9. Quanto deve essere grande il campione n perché un intervallo di confidenza al 90 % per la media abbia un margine di errore non superiore a 2,5?

σ = 9E = 2,590%
n =
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaMedia
t −2,01102,011

Un campione di 49 studenti ha un punteggio medio di 123,4 e una deviazione standard campionaria di 10. Trova la statistica test t per H₀: μ = 120.

μ₀ = 120x̄ = 123,4s = 10n = 49
t =
12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaDifficile
−1,961,96z = ?

In una sperimentazione, 15 pazienti su 100 con il trattamento A guariscono, e 68 su 250 con il trattamento B. Usando la proporzione combinata, trova la statistica test z per H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 15n₁ = 100x₂ = 68n₂ = 250
z =
13.Regressione lineare e correlazioneMedia
xy356458565671766xy4655606570

La tabella riporta 5 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 = 5Σx = 25Σy = 316Σx² = 135Σy² = 20122Σxy = 1613
r =
14.Regressione lineare e correlazioneDifficile
xy129223323419516xy2415202530ŷ = 24

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. Per quale valore x la retta prevede ŷ = 24?

n = 5ŷ = 24
x =
15.Test chi quadratoMedia
nessun difettolievegraveTotaleturno di giorno24134077turno di notte424542129Totale665882206

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, grave”.

totale di riga = 129totale di colonna = 82N = 206
E =
16.Test chi quadratoDifficile

Si esegue un test chi quadrato di indipendenza su una tabella di contingenza con 2 righe e 6 colonne (totali esclusi). Quanti gradi di libertà df ha il test?

2 × 6
df =

3Soluzioni

1.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: A · Facendo raccogliere i dati a un ricercatore che non conosce l'ipotesi né le condizioni

Perché è questa la risposta

Gli sperimentatori che conoscono l'ipotesi possono influenzare involontariamente i partecipanti o le registrazioni. Le procedure in cieco singolo o doppio e le istruzioni standardizzate riducono questo rischio.

Risposta

A · Facendo raccogliere i dati a un ricercatore che non conosce l'ipotesi né le condizioni
2.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: C · Confrontare classi appaiate misurate prima e dopo, con un gruppo di confronto

Perché è questa la risposta

Un disegno pre-test/post-test con gruppi non equivalenti controlla le differenze iniziali e il cambiamento nel tempo, anche se è più debole di un esperimento randomizzato.

Risposta

C · Confrontare classi appaiate misurate prima e dopo, con un gruppo di confronto
3.Statistica descrittiva

Risposta: s = 13,73

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 = 197/7 = 28,14

Scarti al quadrato

Σ(x − x̄)² = (−13,14)² + (−7,143)² + 21,86² + 9,857² + 7,857² + (−16,14)² + (−3,143)² = 1131

Deviazione standard

s = √(1131/6) = 13,73

Risposta

s = 13,73
4.Statistica descrittiva

Risposta: P = 0,8944

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 = 1,25

Tavola della normale standard

Φ(1,25) = 0,8944
P = 0,8944

Risposta

P = 0,8944
5.Probabilità

Risposta: N = 462

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(11, 5) = (11·10·9·8·7)/(5·4·3·2·1) = 462

Risposta

N = 462
6.Probabilità

Risposta: E(G) = 1,5 €

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: 40 (p = 0,15), 190 (p = 0,02), −10 (p = 0,83)

Valore atteso

E(G) = 40·0,15 + 190·0,02 − 10·0,83 = 1,5 €

Risposta

E(G) = 1,5 €

Un valore positivo significa che in media guadagni denaro.

7.Distribuzione normale

Risposta: P = 0,8413

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 somma

μ = 750 g, σ = √(4² + 9²) = 9,849 g

Standardizza

z = (740,2 − 750)/9,849 = −1

Coda superiore

P = 1 − Φ(−1) = 1 − 0,1587 = 0,8413

Risposta

P = 0,8413
8.Distribuzione normale

Risposta: P = 0,9099

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 = 25,03 − 25 = 0,03 mm, σ = 0,02236 mm

Standardizza

z = (0 − 0,03)/0,02236 = −1,34

Probabilità

P = 1 − Φ(−1,34) = 0,9099

Risposta

P = 0,9099
9.Intervalli di confidenza

Risposta: limite superiore = −3,949 h

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.

Stima puntuale

x̄₁ − x̄₂ = 88,5 − 101,5 = −13

Errore standard

SE = √(17²/40 + 16²/50) = 3,514

Margine di errore

E = 2,576·3,514 = 9,051

Intervallo

−13 ± 9,051 → [−22,05, −3,949]

Risposta

limite superiore = −3,949 h

L’intervallo non contiene 0, quindi le medie differiscono in modo significativo.

10.Intervalli di confidenza

Risposta: n = 36

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 = (1,645·9/2,5)² = 35,07

Arrotonda per eccesso

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

n = 36

Risposta

n = 36
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: t = 2,38

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 = 10/√49 = 10/7 = 1,429

Statistica test

t = (123,4 − 120)/1,429 = 2,38

Risposta

t = 2,38
t0,025; df = 48 = 2,011

|t| > 2,011, quindi H₀ viene rifiutata al livello del 5% (bilaterale).

12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: z = −2,424

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.

Proporzioni campionarie

p̂₁ = 15/100 = 0,15
p̂₂ = 68/250 = 0,272
p̂ = 83/350 = 0,2371

Errore standard sotto H₀

SE = √(0,2371·0,7629·(1/100 + 1/250)) = 0,05033

Statistica test

z = (0,15 − 0,272)/0,05033 = −2,424

Risposta

z = −2,424

|z| > 1,96, quindi H₀ viene rifiutata al livello del 5% (bilaterale).

13.Regressione lineare e correlazione

Risposta: r = 0,8498

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 = 1613 − 25·316/5 = 33
Sxx = 135 − 25²/5 = 10
Syy = 20122 − 316²/5 = 150,8

Coefficiente di correlazione

r = 33/√(10·150,8) = 0,8498

Risposta

r = 0,8498
14.Regressione lineare e correlazione

Risposta: x = 2,333

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 = 110/5 = 22

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −30

Retta di regressione

b = −30/10 = −3
a = 22 − (−3)·3 = 31
ŷ = 31 − 3·x

Risolvi per x

x = (24 − 31)/(−3) = 2,333

Risposta

x = 2,333
15.Test chi quadrato

Risposta: E = 51,35

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 = 129·82/206 = 51,35

Risposta

E = 51,35
16.Test chi quadrato

Risposta: df = 5

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 = (2 − 1)·(6 − 1) = 5

Risposta

df = 5

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