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

Che tipo di dati si raccolgono con una domanda aperta in un'intervista?

  1. ADati a rapporti
  2. BDati qualitativi
  3. CDati a intervalli
  4. DSolo dati quantitativi nominali
2.Metodi di ricerca in psicologiaDifficile

Le misure della dimensione dell'effetto come la d di Cohen vengono riportate perché:

  1. AEliminano la necessità di qualsiasi ipotesi
  2. BIndicano quanti partecipanti hanno abbandonato
  3. CMostrano se il risultato è statisticamente significativo al livello alfa scelto
  4. DMostrano quanto è grande un effetto, indipendentemente dalla dimensione del campione
3.Statistica descrittivaMedia
303540455055

Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 36, 35, 26, 54, 49, 57.

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

Una grandezza ha distribuzione normale con media 70 e deviazione standard 10. Quale proporzione P dei valori è inferiore a 65?

μ = 70σ = 10x = 65
P =
5.ProbabilitàMedia
xp(x)00,210,120,2530,240,25μ = 2,2

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

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,2, 0,1, 0,25, 0,2, 0,25
σ =
6.ProbabilitàDifficile
n = 7, p = 0,2: P(X ≤ 1) = ?k01234567

Si collaudano 7 componenti, e ciascuno si guasta con probabilità 0,2, in modo indipendente. Qual è la probabilità P che se ne guasti al massimo uno?

n = 7p = 0,2
P =
7.Distribuzione normaleMedia
−3−2−10123zarea ombreggiata tra −z e z = 0,3473

Trascina z in modo che l’area ombreggiata tra −z e z sotto la curva normale standard sia 0,3473. Trova z con due decimali.

A = 0,3473
z =
8.Distribuzione normaleDifficile
157164171178185192199cmin alto 30%

I valori di le altezze degli uomini adulti sono distribuiti normalmente con media 178 cm e deviazione standard 7 cm. Trascina la soglia in modo che il 30% più alto ombreggiato stia alla sua destra. Trova la soglia x.

μ = 178 cmσ = 7 cm30%
x = cm
9.Intervalli di confidenzaMedia
n = 20, s = 17,5LU = ?x̄ = 70E90%

Un campione di 20 elementi ha media 70 e deviazione standard s = 17,5. La popolazione è approssimativamente normale. Trova il limite superiore dell’intervallo di confidenza al 90 % per la media.

n = 20x̄ = 70s = 17,590%t(19) = 1,729
limite superiore =
10.Intervalli di confidenzaDifficile
σ = 24, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 190%

La deviazione standard della popolazione è 24. 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 1?

σ = 24E = 190%
n =
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaMedia
−2,3652,365t = ?df = 7

8 dipendenti svolgono un test di dattilografia prima e dopo un corso di formazione. Per ogni persona si registra la differenza d = dopo − prima (parole al minuto). La differenza media è −4,2 e la deviazione standard delle differenze è 9,9. Trova la statistica test per dati appaiati t per H₀: μd = 0.

n = 8d̄ = −4,2sd = 9,9
t =
12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaDifficile
σ = 5, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 295%

Quanto deve essere grande un campione perché l'intervallo di confidenza al 95 % per una media abbia un margine di errore di al massimo 2? La deviazione standard è 5. Trova la dimensione minima del campione n.

σ = 5E = 295%
n =
13.Regressione lineare e correlazioneMedia
xy18532168247127843092xy2025306080

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 = 120Σy = 368Σx² = 2970Σy² = 27994Σxy = 9114
r =
14.Regressione lineare e correlazioneDifficile
xy187920782287249526103xy20258090100x = 21

La tabella riporta 5 osservazioni appaiate di x = temperatura in °C e y = gelati venduti. Usa la retta dei minimi quadrati ŷ = a + b·x. Si effettua una nuova osservazione (21, 82). Trova il suo residuo e = y − ŷ.

n = 5(21, 82)
e =
15.Test chi quadratoMedia
miglioratinon miglioratiTotalenuovo farmaco10911120placebo174360Totale12654180

La tabella di contingenza riporta le frequenze osservate. Calcola la statistica chi quadrato χ² per il test di indipendenza tra la variabile di riga e quella di colonna. Non usare la correzione di continuità.

N = 1802 × 2
χ² =
16.Test chi quadratoDifficile

Si esegue un test chi quadrato di indipendenza su una tabella di contingenza con 4 righe e 4 colonne (totali esclusi). Quanti gradi di libertà df ha il test?

4 × 4
df =

3Soluzioni

1.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: B · Dati qualitativi

Perché è questa la risposta

Le domande aperte producono dati qualitativi ricchi, più difficili da analizzare statisticamente rispetto alle risposte a domande chiuse.

Risposta

B · Dati qualitativi
2.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: D · Mostrano quanto è grande un effetto, indipendentemente dalla dimensione del campione

Perché è questa la risposta

Con campioni grandi anche effetti minimi possono essere significativi. Le dimensioni dell'effetto esprimono l'entità di una differenza, ad es. d = 0,2 piccola, 0,5 media, 0,8 grande.

Risposta

D · Mostrano quanto è grande un effetto, indipendentemente dalla dimensione del campione
3.Statistica descrittiva

Risposta: s = 12,29

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 = 257/6 = 42,83

Scarti al quadrato

Σ(x − x̄)² = (−6,833)² + (−7,833)² + (−16,83)² + 11,17² + 6,167² + 14,17² = 754,8

Deviazione standard

s = √(754,8/5) = 12,29

Risposta

s = 12,29
4.Statistica descrittiva

Risposta: P = 0,3085

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 = −0,5

Tavola della normale standard

Φ(−0,5) = 0,3085
P = 0,3085

Risposta

P = 0,3085
5.Probabilità

Risposta: σ = 1,435

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 = 0·0,2 + 1·0,1 + 2·0,25 + 3·0,2 + 4·0,25 = 2,2

Media dei quadrati

E(X²) = 0·0,2 + 1·0,1 + 4·0,25 + 9·0,2 + 16·0,25 = 6,9

Varianza

Var(X) = 6,9 − 2,2² = 2,06
σ = √2,06 = 1,435

Risposta

σ = 1,435
6.Probabilità

Risposta: P = 0,5767

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) = 0,87 = 0,2097
P(X = 1) = 7·0,2·0,86 = 0,367

Sommale

P = 0,2097 + 0,367 = 0,5767

Risposta

P = 0,5767
7.Distribuzione normale

Risposta: z = 0,45

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 + 0,3473)/2 = 0,6736

Leggi la tabella z al contrario

Trova 0,6736 dentro la tabella e leggi z.

z = 0,45

Risposta

z = 0,45
8.Distribuzione normale

Risposta: x = 181,6 cm

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) = 0,7

z dalla tabella

z ≈ 0,52

Di nuovo nelle unità originali

x = 178 + 0,52·7 = 181,6 cm

Risposta

x = 181,6 cm
9.Intervalli di confidenza

Risposta: limite superiore = 76,77

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 = 19, t = 1,729

Margine di errore

E = 1,729·17,5/√20 = 6,766

Intervallo

70 ± 6,766 → [63,23, 76,77]

Risposta

limite superiore = 76,77
10.Intervalli di confidenza

Risposta: n = 1559

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 = (1,645·24/1)² = 1559

Arrotonda per eccesso

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

n = 1559

Risposta

n = 1559
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: t = −1,2

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

Errore standard della differenza media

SE = 9,9/√8 = 3,5

Statistica test

t = −4,2/3,5 = −1,2

Risposta

t = −1,2

Con df = 7, il valore critico bilaterale al 5% è 2,365; |t| è minore, quindi H₀ non viene rifiutata.

12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: n = 25

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).

Ricava n

n = (1,96·5/2)² = 24,01

Arrotonda per eccesso

n = 25

Risposta

n = 25
13.Regressione lineare e correlazione

Risposta: r = 0,9858

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 = 9114 − 120·368/5 = 282
Sxx = 2970 − 120²/5 = 90
Syy = 27994 − 368²/5 = 909,2

Coefficiente di correlazione

r = 282/√(90·909,2) = 0,9858

Risposta

r = 0,9858
14.Regressione lineare e correlazione

Risposta: e = −3,15

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 = 110/5 = 22
ȳ = 442/5 = 88,4

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 130

Retta di regressione

b = 130/40 = 3,25
a = 88,4 − 3,25·22 = 16,9
ŷ = 16,9 + 3,25·x

Valore previsto

ŷ = 16,9 + 3,25·21 = 85,15

Residuo

e = 82 − 85,15 = −3,15

Risposta

e = −3,15

Il punto si trova sotto la retta.

15.Test chi quadrato

Risposta: χ² = 74,4

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.

Frequenze attese

nuovo farmaco: 120·126/180 = 84, 120·54/180 = 36
placebo: 60·126/180 = 42, 60·54/180 = 18

Statistica chi quadrato

χ² = (109 − 84)²/84 + (11 − 36)²/36 + (17 − 42)²/42 + (43 − 18)²/18
χ² = 74,4

Risposta

χ² = 74,4

gl = 1. Con α = 0,05 il valore critico è 3,841, quindi H₀ (indipendenza) viene rifiutata.

16.Test chi quadrato

Risposta: df = 9

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)·(4 − 1) = 9

Risposta

df = 9

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