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 un esperimento sul campo, il ricercatore:

  1. AManipola la VI in un laboratorio
  2. BManipola la VI in un contesto reale
  3. CAnalizza dati raccolti da altri
  4. DSi limita a osservare senza manipolare nulla
2.Metodi di ricerca in psicologiaDifficile

Un'ANOVA a una via che confronta quattro gruppi è significativa. Che cosa dovrebbe fare poi il ricercatore per scoprire quali gruppi differiscono?

  1. AConcludere che tutti e quattro i gruppi differiscono tra loro
  2. BEseguire un test chi-quadrato sulle medie
  3. CEseguire test post hoc come l'HSD di Tukey
  4. DRiportare il risultato come una correlazione
3.Statistica descrittivaMedia
2025303540455055

Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 20, 58, 33, 42, 19.

n = 5
s =
4.Statistica descrittivaDifficile
z −2−1012

I voti di un esame hanno distribuzione normale con media 50 e deviazione standard 20. Trova il punteggio z z di un voto pari a 70.

μ = 50σ = 20x = 70
z =
5.ProbabilitàMedia
rosse: 8blu: 4

Un sacchetto contiene 8 palline rosse e 4 blu. Ne estrai due senza rimettere la prima. Qual è la probabilità P che siano entrambe rosse?

8 / 4
P =
6.ProbabilitàDifficile
xp(x)00,320,340,2560,15μ

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

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0,3, 0,3, 0,25, 0,15Y = 0,5X + 5
σY =
7.Distribuzione normaleMedia
−3−2−10123zarea ombreggiata tra −z e z = 0,5285

Trascina z in modo che l’area ombreggiata tra −z e z sotto la curva normale standard sia 0,5285. Trova z con due decimali.

A = 0,5285
z =
8.Distribuzione normaleDifficile
μ = 32x = ?5%

Supponi che i tempi di consegna abbiano una distribuzione normale con media 32 min e deviazione standard 6 min. Trova il valore x sotto il quale si trova il 5 % dei dati (il 5° percentile).

μ = 32σ = 6P = 5%
x = min
9.Intervalli di confidenzaMedia
x̄E₁ = 9,290%, n = 64x̄E₂ = ?99%, n = 64

Un intervallo di confidenza al 90% per una media, basato su 64 osservazioni e σ nota, ha un margine di errore di 9,2. Qual è il margine di errore E₂ di un intervallo al 99% calcolato dagli stessi dati?

90%n₁ = 64E₁ = 9,299%
E₂ =
10.Intervalli di confidenzaDifficile
μ₁ − μ₂, t(12) = 2,1790LU = ?x̄₁ − x̄₂E95%

Si provano due fertilizzanti. Gruppo di parcelle 1: 9 parcelle, resa media 33 kg, deviazione standard 9,5 kg. Gruppo di parcelle 2: 5 parcelle, media 32,5 kg, deviazione standard 9 kg. Supponi varianze uguali (t combinato, df = n₁ + n₂ − 2). Trova il limite superiore dell’intervallo di confidenza al 95% per μ₁ − μ₂.

n₁ = 9x̄₁ = 33s₁ = 9,5n₂ = 5x̄₂ = 32,5s₂ = 995%t(12) = 2,179
limite superiore = kg
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaMedia
t −1,99801,998

Un campione di 64 studenti ha un punteggio medio di 501,8 e una deviazione standard campionaria di 20. Trova la statistica test t per H₀: μ = 500.

μ₀ = 500x̄ = 501,8s = 20n = 64
t =
12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaDifficile
σ = 12, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2,599%

Quanto deve essere grande un campione perché l'intervallo di confidenza al 99 % per una media abbia un margine di errore di al massimo 2,5? La deviazione standard è 12. Trova la dimensione minima del campione n.

σ = 12E = 2,599%
n =
13.Regressione lineare e correlazioneMedia
xy125224322418519xy242025

La tabella riporta 5 osservazioni appaiate di x = età dell’auto in anni e y = prezzo in k€. Trova il coefficiente di determinazione r² della retta dei minimi quadrati.

n = 5
r² =
14.Regressione lineare e correlazioneDifficile
xy37058579991131112213137xy510100ŷ = 78

La tabella riporta 6 osservazioni appaiate di x = ore di studio e y = voto all’esame. Usa la retta dei minimi quadrati ŷ = a + b·x. Per quale valore x la retta prevede ŷ = 78?

n = 6ŷ = 78
x =
15.Test chi quadratoMedia
autobusbiciclettaautoTotalestudenti242947100personale30252580Totale545472180

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 × 3
χ² =
16.Test chi quadratoDifficile
sìnoTotaleetà 18–30295180età 31–50364480età 51+451560Totale110110220dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

La tabella riporta le frequenze osservate. Verifica con α = 0,01 se le due variabili sono indipendenti (senza correzione di continuità). Calcola la statistica test χ², poi confrontala con il valore critico della tabella.

N = 2203 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluzioni

1.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: B · Manipola la VI in un contesto reale

Perché è questa la risposta

Gli esperimenti sul campo, come le situazioni di richiesta d'aiuto inscenate per strada, aumentano la validità ecologica ma offrono meno controllo sulle variabili estranee e sollevano problemi di consenso.

Risposta

B · Manipola la VI in un contesto reale
2.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: C · Eseguire test post hoc come l'HSD di Tukey

Perché è questa la risposta

Un F significativo mostra che non tutte le medie sono uguali. I test post hoc o i contrasti pianificati individuano quali coppie differiscono controllando il tasso di errore.

Risposta

C · Eseguire test post hoc come l'HSD di Tukey
3.Statistica descrittiva

Risposta: s = 16,29

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 = 172/5 = 34,4

Scarti al quadrato

Σ(x − x̄)² = (−14,4)² + 23,6² + (−1,4)² + 7,6² + (−15,4)² = 1061

Deviazione standard

s = √(1061/4) = 16,29

Risposta

s = 16,29
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 = (70 − 50)/20 = 1

Risposta

z = 1
5.Probabilità

Risposta: P = 0,4242

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.

Prima e seconda estrazione

P = 8/12 · 7/11 = 56/132 = 0,4242

Risposta

P = 0,4242
6.Probabilità

Risposta: σY = 1,043

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 = 2,5, Var(X) = 4,35, σX = 2,086

Trasformazione lineare

σY = |0,5|·2,086 = 1,043

Risposta

σY = 1,043

La media invece si sposta: E(Y) = 0,5·2,5 + 5 = 6,25.

7.Distribuzione normale

Risposta: z = 0,72

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 + 0,5285)/2 = 0,7642

Leggi la tabella z al contrario

Trova 0,7642 dentro la tabella e leggi z.

z = 0,72

Risposta

z = 0,72
8.Distribuzione normale

Risposta: x = 22,13 min

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) = 0,05 → z = −1,645

Ritorno a x

x = 32 + −1,645·6 = 22,13 min

Risposta

x = 22,13 min
9.Intervalli di confidenza

Risposta: E₂ = 14,41

Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.

Rapporto dei margini

E₂/E₁ = (2,576/1,645)·√(64/64) = 1,566

Nuovo margine

E₂ = 9,2·1,566 = 14,41

Risposta

E₂ = 14,41
10.Intervalli di confidenza

Risposta: limite superiore = 11,85 kg

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.

Deviazione standard combinata

sp² = (8·9,5² + 4·9²)/12 = 87,17
sp = 9,336

Margine di errore

E = 2,179·9,336·√(1/9 + 1/5) = 11,35

Intervallo

0,5 ± 11,35 → [−10,85, 11,85]

Risposta

limite superiore = 11,85 kg
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: t = 0,72

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 = 20/√64 = 20/8 = 2,5

Statistica test

t = (501,8 − 500)/2,5 = 0,72

Risposta

t = 0,72
t0,025; df = 63 = 1,998

|t| < 1.998, quindi H₀ non viene rifiutata al livello del 5% (bilaterale).

12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenza

Risposta: n = 153

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 = (2,576·12/2,5)² = 152,9

Arrotonda per eccesso

n = 153

Risposta

n = 153
13.Regressione lineare e correlazione

Risposta: r² = 0,871

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 = 108/5 = 21,6

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −18
Syy = Σ(y − ȳ)² = 37,2

Coefficiente di determinazione

r² = −18²/(10·37,2) = 0,871

Risposta

r² = 0,871

Circa il 87,1% della variabilità di y è spiegato dalla retta.

14.Regressione lineare e correlazione

Risposta: x = 3,993

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 = 48/6 = 8
ȳ = 626/6 = 104,3

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 460

Retta di regressione

b = 460/70 = 6,571
a = 104,3 − 6,571·8 = 51,76
ŷ = 51,76 + 6,571·x

Risolvi per x

x = (78 − 51,76)/6,571 = 3,993

Risposta

x = 3,993
15.Test chi quadrato

Risposta: χ² = 5,531

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

studenti: 100·54/180 = 30, 100·54/180 = 30, 100·72/180 = 40
personale: 80·54/180 = 24, 80·54/180 = 24, 80·72/180 = 32

Statistica chi quadrato

χ² = (24 − 30)²/30 + (29 − 30)²/30 + (47 − 40)²/40 + (30 − 24)²/24 + (25 − 24)²/24 + (25 − 32)²/32
χ² = 5,531

Risposta

χ² = 5,531

gl = 2. Con α = 0,05 il valore critico è 5,991, quindi H₀ (indipendenza) non viene rifiutata.

16.Test chi quadrato

Risposta: χ² = 21,85

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

età 18–30: 40, 40
età 31–50: 40, 40
età 51+: 30, 30

Statistica chi quadrato

χ² = (29 − 40)²/40 + (51 − 40)²/40 + (36 − 40)²/40 + (44 − 40)²/40 + (45 − 30)²/30 + (15 − 30)²/30
χ² = 21,85

Decisione

df = 2, χ²crit = 9,210
21,85 > 9,210

Risposta

χ² = 21,85

χ² è sopra il valore critico, quindi H₀ viene rifiutata: le variabili sembrano associate.

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