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

Un test è così facile che quasi tutti i partecipanti ottengono un punteggio vicino al massimo. Questo fenomeno si chiama:

  1. AEffetto pavimento
  2. BEffetto soffitto
  3. CEffetto d'ordine
  4. DEffetto della pratica
2.Metodi di ricerca in psicologiaDifficile

Un ricercatore raccoglie dati in nove momenti e ogni volta esegue un test al livello del 5% senza correzione. Qual è il problema?

  1. ALa dimensione dell'effetto diminuisce a ogni test
  2. BNon c'è alcun problema in questo approccio
  3. CLa probabilità di almeno un falso positivo sale ben oltre il 5%
  4. DI dati diventano più attendibili ogni volta, quindi l'ultimo test è il più accurato
3.Statistica descrittivaMedia
152025303540455055

Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 25, 21, 16, 56, 27, 12.

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

I voti di un esame hanno distribuzione normale con media 100 e deviazione standard 15. Trova il punteggio z z di un voto pari a 115.

μ = 100σ = 15x = 115
z =
5.ProbabilitàMedia
P(almeno un sei) = ??1?2P(sei) = 1/6 a ogni lancio

Si lancia un dado equo 2 volte. Qual è la probabilità P di ottenere almeno un sei?

n = 2
P =
6.ProbabilitàDifficile
n = 12, p = 0,2: P(X = 2) = ?k0123456789101112

Un test ha 12 domande a risposta multipla. Una studentessa che tira a indovinare risponde correttamente a ciascuna con probabilità 0,2, in modo indipendente. Qual è la probabilità P di avere esattamente 2 risposte corrette?

n = 12p = 0,2k = 2
P =
7.Distribuzione normaleMedia
200 kg202,1 kgT = X₁ + … + X₈?

Le masse di sacchi di cemento sono indipendenti e normali con media 25 kg e deviazione standard 0,5 kg. Trova la probabilità P che la massa totale di 8 di essi sia inferiore a 202,1 kg. Arrotonda z a due decimali.

μ = 25 kgσ = 0,5 kgn = 8< 202.1 kg
P =
8.Distribuzione normaleDifficile
μ = 100x = ?99%

Supponi che i punteggi del QI abbiano una distribuzione normale con media 100 punti e deviazione standard 15 punti. Trova il valore x sotto il quale si trova il 99 % dei dati (il 99° percentile).

μ = 100σ = 15P = 99%
x = punti
9.Intervalli di confidenzaMedia
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E99%

Si confronta la durata della batteria di due modelli di telefono. Modello 1: 100 telefoni, media 147,5 h, deviazione standard nota 9 h. Modello 2: 30 telefoni, media 156 h, deviazione standard nota 18 h. Trova il limite superiore dell’intervallo di confidenza al 99% per μ₁ − μ₂.

n₁ = 100x̄₁ = 147,5 hσ₁ = 9 hn₂ = 30x̄₂ = 156 hσ₂ = 18 h99%
limite superiore = h
10.Intervalli di confidenzaDifficile
σ = 14, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 195%

La deviazione standard della popolazione è 14. 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 1?

σ = 14E = 195%
n =
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaMedia
t −2,13102,131

Un campione di 16 studenti ha un punteggio medio di 203 e una deviazione standard campionaria di 5. Trova la statistica test t per H₀: μ = 200.

μ₀ = 200x̄ = 203s = 5n = 16
t =
12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaDifficile
z −2,57602,576

Un campione di 36 misure ha media 99,7. La deviazione standard della popolazione è 8. Trova il limite inferiore L dell'intervallo di confidenza al 99 % per la media.

x̄ = 99,7σ = 8n = 3699%
L =
13.Regressione lineare e correlazioneMedia
xy16431852205522662479xy206080

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 = 100Σy = 295Σx² = 2040Σy² = 18175Σxy = 6072
r =
14.Regressione lineare e correlazioneDifficile
xy1771198021802385259527109xy202580100x = 18

La tabella riporta 6 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 (18, 69). Trova il suo residuo e = y − ŷ.

n = 6(18, 69)
e =
15.Test chi quadratoMedia
autobusbiciclettaautoTotalestudenti43163796personale384532115Totale816169211

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

totale di riga = 96totale di colonna = 69N = 211
E =
16.Test chi quadratoDifficile

Un test chi quadrato di bontà dell’adattamento verifica se le frequenze in 4 categorie seguono una distribuzione di Poisson la cui media è stimata dagli stessi dati. Quanti gradi di libertà df ha il test?

k = 4
df =

3Soluzioni

1.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: B · Effetto soffitto

Perché è questa la risposta

Gli effetti soffitto nascondono le differenze tra le condizioni perché nessuno può ottenere un punteggio più alto. Gli effetti pavimento sono l'opposto, quando un compito è troppo difficile.

Risposta

B · Effetto soffitto
2.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: C · La probabilità di almeno un falso positivo sale ben oltre il 5%

Perché è questa la risposta

Con nove test indipendenti la probabilità di almeno un errore di I tipo è circa 1 − 0,95⁹ ≈ 37%. Correzioni come quella di Bonferroni risolvono il problema.

Risposta

C · La probabilità di almeno un falso positivo sale ben oltre il 5%
3.Statistica descrittiva

Risposta: s = 15,64

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 = 157/6 = 26,17

Scarti al quadrato

Σ(x − x̄)² = (−1,167)² + (−5,167)² + (−10,17)² + 29,83² + 0,8333² + (−14,17)² = 1223

Deviazione standard

s = √(1223/5) = 15,64

Risposta

s = 15,64
4.Statistica descrittiva

Risposta: z = 1

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 = (115 − 100)/15 = 1

Risposta

z = 1
5.Probabilità

Risposta: P = 0,3056

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)2 = 0,6944
P = 1 − 0,6944 = 0,3056

Risposta

P = 0,3056
6.Probabilità

Risposta: P = 0,2835

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 = 2) = 66·0,22·0,810 = 66·0,04·0,1074 = 0,2835

Risposta

P = 0,2835
7.Distribuzione normale

Risposta: P = 0,9306

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 = 200 kg, σT = 0,5·√8 = 1,414 kg

Standardizza

z = (202,1 − 200)/1,414 = 1,48

Probabilità

P = Φ(1,48) = 0,9306

Risposta

P = 0,9306
8.Distribuzione normale

Risposta: x = 134,9 punti

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) = 0,99 → z = 2,326

Ritorno a x

x = 100 + 2,326·15 = 134,89 punti

Risposta

x = 134,89 punti
9.Intervalli di confidenza

Risposta: limite superiore = 0,2773 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 = 147,5 − 156 = −8,5

Errore standard

SE = √(9²/100 + 18²/30) = 3,407

Margine di errore

E = 2,576·3,407 = 8,777

Intervallo

−8,5 ± 8,777 → [−17,28, 0,2773]

Risposta

limite superiore = 0,2773 h

L’intervallo contiene 0, quindi i dati non mostrano una differenza significativa.

10.Intervalli di confidenza

Risposta: n = 753

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 = (1,96·14/1)² = 753

Arrotonda per eccesso

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

n = 753

Risposta

n = 753
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: t = 2,4

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 = 5/√16 = 5/4 = 1,25

Statistica test

t = (203 − 200)/1,25 = 2,4

Risposta

t = 2,4
t0,025; df = 15 = 2,131

|t| > 2,131, quindi H₀ viene rifiutata al livello del 5% (bilaterale).

12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: L = 96,27

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 = 2,576·8/√36 = 3,435

Limite dell'intervallo

L = 99,7 − 3,435 = 96,27

Risposta

L = 96,27
13.Regressione lineare e correlazione

Risposta: r = 0,9801

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 = 6072 − 100·295/5 = 172
Sxx = 2040 − 100²/5 = 40
Syy = 18175 − 295²/5 = 770

Coefficiente di correlazione

r = 172/√(40·770) = 0,9801

Risposta

r = 0,9801
14.Regressione lineare e correlazione

Risposta: e = −3,952

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 = 132/6 = 22
ȳ = 520/6 = 86,67

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 240

Retta di regressione

b = 240/70 = 3,429
a = 86,67 − 3,429·22 = 11,24
ŷ = 11,24 + 3,429·x

Valore previsto

ŷ = 11,24 + 3,429·18 = 72,95

Residuo

e = 69 − 72,95 = −3,952

Risposta

e = −3,952

Il punto si trova sotto la retta.

15.Test chi quadrato

Risposta: E = 31,39

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 = 96·69/211 = 31,39

Risposta

E = 31,39
16.Test chi quadrato

Risposta: df = 2

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 − 1 = 2

Risposta

df = 2

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