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

Operazionalizzare significa:

  1. ADare istruzioni ai partecipanti
  2. BSvolgere la ricerca in un contesto operativo reale, come un ospedale
  3. CDefinire le variabili in modo preciso e misurabile
  4. DScegliere un test statistico
2.Metodi di ricerca in psicologiaDifficile

Nell'analisi tematica l'analista principalmente:

  1. AIndividua schemi ricorrenti di significato nei dati qualitativi
  2. BCalcola il punteggio medio di ogni tema per confrontarli statisticamente
  3. CVerifica un'ipotesi numerica
  4. DConta solo la frequenza delle parole
3.Statistica descrittivaMedia
1520253035404550

Trova la deviazione standard campionaria s dei dati: 41, 23, 19, 13, 54, 21.

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

I voti di un esame hanno distribuzione normale con media 100 e deviazione standard 10. Trova il punteggio z z di un voto pari a 88.

μ = 100σ = 10x = 88
z =
5.ProbabilitàMedia
xp(x)00,3510,1520,1530,0540,3μ = 1,8

Per la distribuzione mostrata, trova la varianza Var(X) di X.

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,35, 0,15, 0,15, 0,05, 0,3
Var(X) =
6.ProbabilitàDifficile
n = 5, p = 0,5: P(X = 2) = ?k012345

Un test ha 5 domande a risposta multipla. Una studentessa che tira a indovinare risponde correttamente a ciascuna con probabilità 0,5, in modo indipendente. Qual è la probabilità P di avere esattamente 2 risposte corrette?

n = 5p = 0,5k = 2
P =
7.Distribuzione normaleMedia
−3−2−10123zarea ombreggiata a destra di z = 0,6331

Trascina z in modo che l’area ombreggiata sotto la curva normale standard, a destra di z, sia 0,6331. Trova z con due decimali.

A = 0,6331
z =
8.Distribuzione normaleDifficile
0,03 mm0D − d?

I diametri D dei fori sono normali con media 25,03 mm e deviazione standard 0,02 mm. I diametri d degli alberi sono indipendenti e normali con media 25 mm e deviazione standard 0,01 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 = 0,02 mmalbero: μ = 25 mm, σ = 0,01 mm
P =
9.Intervalli di confidenzaMedia
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E95%

Si confronta la durata della batteria di due modelli di telefono. Modello 1: 100 telefoni, media 52,5 h, deviazione standard nota 15 h. Modello 2: 50 telefoni, media 39 h, deviazione standard nota 16 h. Trova il limite superiore dell’intervallo di confidenza al 95% per μ₁ − μ₂.

n₁ = 100x̄₁ = 52,5 hσ₁ = 15 hn₂ = 50x̄₂ = 39 hσ₂ = 16 h95%
limite superiore = h
10.Intervalli di confidenzaDifficile
p ≈ 0,7, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,02595%

Uno studio pilota indica che circa 0,7 dei prodotti sono difettosi. Quanti prodotti n si devono ispezionare perché un intervallo di confidenza al 95% per la proporzione abbia un margine di errore di al massimo 0,025?

p ≈ 0,7E = 0,02595%
n =
11.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaMedia
t −1,99801,998

Un campione di 64 studenti ha un punteggio medio di 200,9 e una deviazione standard campionaria di 10. Trova la statistica test t per H₀: μ = 200.

μ₀ = 200x̄ = 200,9s = 10n = 64
t =
12.Test d'ipotesi e intervalli di confidenzaDifficile
−1,961,96z = ?

In una sperimentazione, 12 pazienti su 80 con il trattamento A guariscono, e 17 su 250 con il trattamento B. Usando la proporzione combinata, trova la statistica test z per H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 12n₁ = 80x₂ = 17n₂ = 250
z =
13.Regressione lineare e correlazioneMedia
xy140241346448552xy24404550

La tabella riporta 5 osservazioni appaiate di x = spesa pubblicitaria in k€ e y = vendite in k€. Trova il coefficiente di correlazione di Pearson r.

n = 5
r =
14.Regressione lineare e correlazioneDifficile
xy1423595657739781185xy510406080x = 4

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. Si effettua una nuova osservazione (4, 55). Trova il suo residuo e = y − ŷ.

n = 6(4, 55)
e =
15.Test chi quadratoMedia
autobusbiciclettaautoTotalestudenti235621100personale173449100Totale409070200

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 = 2002 × 3
χ² =
16.Test chi quadratoDifficile
dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

Si esegue un test chi quadrato di indipendenza su una tabella di contingenza con 2 righe e 6 colonne (totali esclusi). Usando la tabella, trova il valore critico χ²crit al livello di significatività α = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Soluzioni

1.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: C · Definire le variabili in modo preciso e misurabile

Perché è questa la risposta

Operazionalizzare le variabili trasforma concetti astratti in misure specifiche, rendendo la ricerca replicabile.

Risposta

C · Definire le variabili in modo preciso e misurabile
2.Metodi di ricerca in psicologia

Risposta: A · Individua schemi ricorrenti di significato nei dati qualitativi

Perché è questa la risposta

L'analisi tematica comprende familiarizzazione, codifica, generazione, revisione e denominazione dei temi e stesura, concentrandosi sul significato più che sulla statistica.

Risposta

A · Individua schemi ricorrenti di significato nei dati qualitativi
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 = 171/6 = 28,5

Scarti al quadrato

Σ(x − x̄)² = 12,5² + (−5,5)² + (−9,5)² + (−15,5)² + 25,5² + (−7,5)² = 1224

Deviazione standard

s = √(1224/5) = 15,64

Risposta

s = 15,64
4.Statistica descrittiva

Risposta: z = −1,2

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 = (88 − 100)/10 = −1,2

Risposta

z = −1,2
5.Probabilità

Risposta: Var(X) = 2,76

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 = 0·0,35 + 1·0,15 + 2·0,15 + 3·0,05 + 4·0,3 = 1,8

Media dei quadrati

E(X²) = 0·0,35 + 1·0,15 + 4·0,15 + 9·0,05 + 16·0,3 = 6

Varianza

Var(X) = 6 − 1,8² = 2,76

Risposta

Var(X) = 2,76
6.Probabilità

Risposta: P = 0,3125

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) = 10·0,52·0,53 = 10·0,25·0,125 = 0,3125

Risposta

P = 0,3125
7.Distribuzione normale

Risposta: z = −0,34

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 − 0,6331 = 0,3669

Leggi la tabella z al contrario

Trova 0,3669 dentro la tabella e leggi z.

z = −0,34

Risposta

z = −0,34
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 = 18,82 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 = 52,5 − 39 = 13,5

Errore standard

SE = √(15²/100 + 16²/50) = 2,715

Margine di errore

E = 1,96·2,715 = 5,321

Intervallo

13,5 ± 5,321 → [8,179, 18,82]

Risposta

limite superiore = 18,82 h

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

10.Intervalli di confidenza

Risposta: n = 1291

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.

Ricava n

n = 1,96²·0,7·0,3/0,025² = 1291

Arrotonda per eccesso

n = 1291

Risposta

n = 1291
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 = 10/√64 = 10/8 = 1,25

Statistica test

t = (200,9 − 200)/1,25 = 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: z = 2,255

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 = 12/80 = 0,15
p̂₂ = 17/250 = 0,068
p̂ = 29/330 = 0,08788

Errore standard sotto H₀

SE = √(0,08788·0,9121·(1/80 + 1/250)) = 0,03637

Statistica test

z = (0,15 − 0,068)/0,03637 = 2,255

Risposta

z = 2,255

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

13.Regressione lineare e correlazione

Risposta: r = 0,9843

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 = 227/5 = 45,4

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 31
Syy = Σ(y − ȳ)² = 99,2

Coefficiente di correlazione

r = 31/√(10·99,2) = 0,9843

Risposta

r = 0,9843
14.Regressione lineare e correlazione

Risposta: e = −4

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 = 36/6 = 6
ȳ = 402/6 = 67

Somme dei quadrati e dei prodotti

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 280

Retta di regressione

b = 280/70 = 4
a = 67 − 4·6 = 43
ŷ = 43 + 4·x

Valore previsto

ŷ = 43 + 4·4 = 59

Residuo

e = 55 − 59 = −4

Risposta

e = −4

Il punto si trova sotto la retta.

15.Test chi quadrato

Risposta: χ² = 17,48

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: 100·40/200 = 20, 100·90/200 = 45, 100·70/200 = 35
personale: 100·40/200 = 20, 100·90/200 = 45, 100·70/200 = 35

Statistica chi quadrato

χ² = (23 − 20)²/20 + (56 − 45)²/45 + (21 − 35)²/35 + (17 − 20)²/20 + (34 − 45)²/45 + (49 − 35)²/35
χ² = 17,48

Risposta

χ² = 17,48

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

16.Test chi quadrato

Risposta: χ²crit = 11,07

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

Tabella

χ²crit(df = 5, α = 0,05) = 11,070

Risposta

χ²crit = 11,070

Rifiuta H₀ se il χ² calcolato è maggiore di questo valore.

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