心理学研究法・心理統計:直前対策パック

公式集、全トピックの解法の要点、16 問の演習問題。完全な解答は巻末にあります。

新しい問題科目に戻る

印刷ウィンドウで「PDF として保存」を選ぶと、コピーを端末に保存できます。

1公式と解法

記述統計

平均
x̄ = Σx/n
標本標準偏差
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
中央値
並べ替えたデータの真ん中の値
z スコア
z = (x − μ)/σ
正規分布
±1σ 以内に 68%、±2σ 以内に 95%

確率

余事象
P(not A) = 1 − P(A)
加法定理
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
独立な事象
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
条件付き確率
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
二項分布
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

正規分布

z スコア
z = (x − μ)/σ
x 未満
P(X < x) = Φ(z)
x より大きい
P(X > x) = 1 − Φ(z)
2 つの値の間
Φ(z2) − Φ(z1)
パーセンタイル
x = μ + z·σ

解き方

  1. 値を z スコアに変換します:z = (x − μ)/σ。
  2. z より左側の面積 Φ(z) を表で調べます。
  3. 右側の面積は 1 − Φ(z)、区間の面積は 2 つの左側の面積の差です。
  4. パーセンタイルでは逆にたどります:面積から z を求め、x = μ + z·σ とします。

信頼区間

σ が既知
x̄ ± z·σ/√n
σ が未知
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
z の臨界値
90%: 1.645, 95%: 1.96, 99%: 2.576
標本サイズ
n = (z·σ/E)², rounded up

解き方

  1. z(母集団の σ が既知)と t(標本の s しかなく、自由度 n − 1)のどちらを使うか判断します。
  2. 信頼水準に対応する臨界値を求めます。
  3. 誤差の幅:E = 臨界値 × 標準偏差/√n。
  4. 区間:x̄ ± E。

仮説検定と信頼区間

平均の z 検定
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
平均の t 検定
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
有意水準 5% の両側検定
|z| > 1.96 なら H0 を棄却
信頼区間
x̄ ± z·σ/√n

解き方

  1. H₀ と H₁ を立て、片側検定か両側検定かを決めます。
  2. 検定統計量を計算します:(x̄ − μ₀)/(σ/√n)、または s と t を使います。
  3. 臨界値と比較するか、p 値を求めます。
  4. 統計量が臨界値を超えていれば(p が α より小さければ)H₀ を棄却し、結論を言葉で述べます。

線形回帰と相関

平方和
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
傾き
b = Sxy/Sxx
切片
a = ȳ − b·x̄
相関
r = Sxy/√(SxxSyy)
残差
e = y − ŷ

カイ二乗検定

検定統計量
χ² = Σ(O − E)²/E
適合度
E = n·p, df = k − 1 − (estimated parameters)
独立性
E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
臨界値(α = 0.05)
df 1: 3.841, 2: 5.991, 3: 7.815, 4: 9.488
判断
χ² > χ²crit なら H0 を棄却

2演習問題

1.心理学研究法ふつう

所得のような正に歪んだ分布ではどうなりますか?

  1. A平均値が中央値より小さい
  2. B平均値と中央値は常に等しい
  3. C極端な得点がない
  4. D平均値が中央値より大きい
2.心理学研究法むずかしい

解釈的現象学的分析(IPA)の主な目的は何ですか?

  1. Aテキスト中の単語の頻度を数えること
  2. B反応時間を正確に測ること
  3. C個人が自分自身の生きられた経験をどのように意味づけているかを探ること
  4. D大きな標本で因果仮説を検証すること
3.記述統計ふつう
152025303540455055

データの標本標準偏差 s を求めなさい:59, 49, 43, 47, 15, 36。

n = 6
s =
4.記述統計むずかしい
z −2−1012

ある量は平均 500、標準偏差 60 の正規分布に従います。575 より大きい値の割合 P はいくつですか?

μ = 500σ = 60x = 575
P =
5.確率ふつう
赤: 6青: 3

袋に赤玉 6 個と青玉 3 個が入っています。1 個目を戻さずに 2 個取り出します。2 個とも赤である確率 P はいくつですか?

6 / 3
P =
6.確率むずかしい
n = 8, p = 0.7: P(X = 3) = ?k012345678

あるテストには選択問題が 8 問あります。当てずっぽうで答える学生は、各問を独立に確率 0.7 で正解します。ちょうど 3 問正解する確率 P はいくつですか?

n = 8p = 0.7k = 3
P =
7.正規分布ふつう
105 s101.8 sX + Y?

X は平均 60 s、標準偏差 5 s の正規分布に従い、Y は X と独立で、平均 45 s、標準偏差 4 s の正規分布に従います。X + Y が 101.8 s を超える確率 P を求めなさい。z は小数第 2 位に丸めなさい。

μX = 60, σX = 5μY = 45, σY = 4X + Y > 101.8 s
P =
8.正規分布むずかしい
μ = 250x = ?75%

袋の重さは、平均 250 g、標準偏差 5 g の正規分布に従います。全体の 75% がそれより下にある値 x(第 75 パーセンタイル)を求めなさい。

μ = 250σ = 5P = 75%
x = g
9.信頼区間ふつう
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E95%

2 つの機種のスマートフォンの電池持続時間を比べます。機種 1:60 台、平均 113.5 h、既知の標準偏差 9 h。機種 2:50 台、平均 124.5 h、既知の標準偏差 4 h。 μ₁ − μ₂ の 95% 信頼区間の下限を求めなさい。

n₁ = 60x̄₁ = 113.5 hσ₁ = 9 hn₂ = 50x̄₂ = 124.5 hσ₂ = 4 h95%
下限 = h
10.信頼区間むずかしい
σ = 18, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 595%

母標準偏差は 18 です。平均の 95% 信頼区間の誤差の幅を 5 以下にするには、どれだけの標本サイズ n が必要ですか?

σ = 18E = 595%
n =
11.仮説検定と信頼区間ふつう
−1.961.96z = ?

2 つの生産ラインで同じ部品をつくっています。ライン 1:80 個の部品の標本の平均長さは 78 mm で、ラインの既知の標準偏差は 7 mm です。ライン 2:100 個の部品の標本の平均は 73.5 mm、既知の標準偏差は 14 mm です。差を x̄₁ − x̄₂(ライン 1 − ライン 2)として、H₀: μ₁ = μ₂ の検定統計量 z を求めなさい。

n₁ = 80x̄₁ = 78 mmσ₁ = 7 mmn₂ = 100x̄₂ = 73.5 mmσ₂ = 14 mm
z =
12.仮説検定と信頼区間むずかしい
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 1.5α = 0.05βσ = 9, 検出力 95%, n = ?

α = 0.05 の片側 z 検定で、平均の 1.5 単位のずれを検出力 95% で検出しなければなりません。標準偏差は 9 です。最小の標本サイズ n を求めなさい。

α = 0.05検出力 = 95%δ = 1.5σ = 9zα = 1.645zβ = 1.645
n =
13.線形回帰と相関ふつう
xy164219442250257028763190xy15202530406080

表は x = 気温 (°C) と y = アイスクリームの販売数 の 6 組の対になった観測値を示しています。 最小二乗直線の決定係数 r² を求めなさい。

n = 6
r² =
14.線形回帰と相関むずかしい
xy33854575096011681372xy5104060x = 10

表は x = 広告費(k€) と y = 売上高(k€) の 6 組の対になった観測値を示しています。 最小二乗直線 ŷ = a + b·x を用います。 新しい観測値 (10, 58) が得られました。その残差 e = y − ŷ を求めなさい。

n = 6(10, 58)
e =
15.カイ二乗検定ふつう
はいいいえ合計男性7525100女性372360合計11248160

分割表は観測度数を示しています。行の変数と列の変数の独立性の検定について、カイ二乗統計量 χ² を計算しなさい。連続性の補正は使いません。

N = 1602 × 2
χ² =
16.カイ二乗検定むずかしい

2 行 5 列(合計を除く)の分割表について、カイ二乗独立性検定を行います。 この検定の自由度 df はいくつですか?

2 × 5
df =

3溶液

1.心理学研究法

答え: D · 平均値が中央値より大きい

これが答えになる理由

右の裾にある少数の非常に高い値が平均値を中央値より上に引き上げます。そのため、歪んだデータではよく中央値が報告されます。

答え

D · 平均値が中央値より大きい
2.心理学研究法

答え: C · 個人が自分自身の生きられた経験をどのように意味づけているかを探ること

これが答えになる理由

IPA は小さく均質な標本を深く研究し、参加者が重要な経験をどう解釈しているかを、研究者がその意味づけを解釈しながら検討します。

答え

C · 個人が自分自身の生きられた経験をどのように意味づけているかを探ること
3.記述統計

答え: s = 15.02

記述統計:平均は合計を n で割ったもの、中央値は並べ替えたデータの真ん中の値です(n が偶数なら真ん中 2 つの平均)。標本標準偏差は s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))。z スコア z = (x − μ)/σ は、値が平均から標準偏差何個分離れているかを表します。

平均

x̄ = 249/6 = 41.5

偏差の 2 乗

Σ(x − x̄)² = 17.5² + 7.5² + 1.5² + 5.5² + (−26.5)² + (−5.5)² = 1128

標準偏差

s = √(1128/5) = 15.02

答え

s = 15.02
4.記述統計

答え: P = 0.1056

記述統計:平均は合計を n で割ったもの、中央値は並べ替えたデータの真ん中の値です(n が偶数なら真ん中 2 つの平均)。標本標準偏差は s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))。z スコア z = (x − μ)/σ は、値が平均から標準偏差何個分離れているかを表します。

標準化する

z = 1.25

標準正規分布表

Φ(1.25) = 0.8944
P = 1 − 0.8944 = 0.1056

答え

P = 0.1056
5.確率

答え: P = 0.4167

確率:どの結果も同様に確からしいとき、P(A) = 該当する場合の数/全体の場合の数。独立な事象は掛け合わせます:P(A かつ B) = P(A)·P(B)。余事象がよく役立ちます:P(少なくとも 1 回) = 1 − P(1 回もない)。二項分布:成功確率 p の独立な試行を n 回行うと、P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ。

1 回目と 2 回目

P = 6/9 · 5/8 = 30/72 = 0.4167

答え

P = 0.4167
6.確率

答え: P = 0.04668

確率:どの結果も同様に確からしいとき、P(A) = 該当する場合の数/全体の場合の数。独立な事象は掛け合わせます:P(A かつ B) = P(A)·P(B)。余事象がよく役立ちます:P(少なくとも 1 回) = 1 − P(1 回もない)。二項分布:成功確率 p の独立な試行を n 回行うと、P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ。

二項分布の公式

P(X = 3) = 56·0.73·0.35 = 56·0.343·0.00243 = 0.04668

答え

P = 0.04668
7.正規分布

答え: P = 0.6915

正規変数の和と差:X と Y が独立で正規分布に従うなら、X + Y と X − Y も正規分布に従います。平均は足したり引いたりします:E(X ± Y) = μX ± μY。分散は差の場合でも常に足します:Var(X ± Y) = σX² + σY²、したがって σ = √(σX² + σY²) です。標準偏差を直接足すことはありません。同じ分布に従う独立な n 個の合計は、平均 n·μ、標準偏差 σ·√n です。そのあとはいつもどおり標準化します:z = (x − 平均)/σ とし、Φ(z) を読み取ります。

和の分布

μ = 105 s, σ = √(5² + 4²) = 6.403 s

標準化する

z = (101.8 − 105)/6.403 = −0.5

上側確率

P = 1 − Φ(−0.5) = 1 − 0.3085 = 0.6915

答え

P = 0.6915
8.正規分布

答え: x = 253.4 g

正規分布:値 x を z スコア z = (x − μ)/σ に変換します。これは平均から標準偏差何個分離れているかを表します。z 表(または Φ(z))は z より左側の面積、つまり P(X < x) を与えます。右側の面積は 1 − Φ(z)、2 つの値の間の面積はそれぞれの左側の面積の差です。

パーセンタイルに対応する z

Φ(z) = 0.75 → z = 0.6745

x に戻す

x = 250 + 0.6745·5 = 253.37 g

答え

x = 253.37 g
9.信頼区間

答え: 下限 = −13.53 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.

点推定値

x̄₁ − x̄₂ = 113.5 − 124.5 = −11

標準誤差

SE = √(9²/60 + 4²/50) = 1.292

誤差の幅

E = 1.96·1.292 = 2.533

区間

−11 ± 2.533 → [−13.53, −8.467]

答え

下限 = −13.53 h

区間は 0 を含まないので、平均には有意な差があります。

10.信頼区間

答え: n = 50

平均の信頼区間:x̄ ± 誤差の幅。母集団の σ が既知なら誤差の幅は z·σ/√n、標本標準偏差 s しかなければ自由度 n − 1 の t を使って t·s/√n です。臨界値:z = 1.645(90%)、1.96(95%)、2.576(99%)。誤差の幅を E 以下にするには n ≥ (z·σ/E)² が必要で、端数は切り上げます。

n について解く

n = (1.96·18/5)² = 49.79

切り上げる

標本サイズは整数であり、切り捨てると誤差の幅が大きくなりすぎます。

n = 50

答え

n = 50
11.仮説検定と信頼区間

答え: z = 2.806

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.

差の標準誤差

SE = √(7²/80 + 14²/100) = √2.572 = 1.604

検定統計量

z = (78 − 73.5)/1.604 = 2.806

答え

z = 2.806

|z| > 1.96 なので、有意水準 5%(両側)で H₀ は棄却されます。

12.仮説検定と信頼区間

答え: n = 390

検定に必要な標本サイズ:有意水準 α の片側 z 検定で、真のずれ δ を検出力 1 − β で検出するには、標準誤差が δ = (z_α + z_β)·σ/√n を満たす必要があるので、n = ((z_α + z_β)·σ/δ)² を切り上げます。

n について解く

n = ((1.645 + 1.645)·9/1.5)² = 389.7

切り上げる

n = 390

答え

n = 390
13.線形回帰と相関

答え: r² = 0.9469

最小二乗回帰:x̄ と ȳ を平均とし、Sxx = Σ(x − x̄)²、Syy = Σ(y − ȳ)²、Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) とすると、直線 ŷ = a + b·x の傾きは b = Sxy/Sxx、切片は a = ȳ − b·x̄ なので、この直線は必ず (x̄, ȳ) を通ります。ピアソンの相関係数 r = Sxy/√(Sxx·Syy) は −1 から 1 の間の値をとります。r² は y の変動のうち直線で説明される割合です。

平均

x̄ = 141/6 = 23.5
ȳ = 372/6 = 62

平方和と積和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 534
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1912

決定係数

r² = 534²/(157.5·1912) = 0.9469

答え

r² = 0.9469

y の変動の約 94.69% が直線で説明されます。

14.線形回帰と相関

答え: e = −4.614

最小二乗回帰:x̄ と ȳ を平均とし、Sxx = Σ(x − x̄)²、Syy = Σ(y − ȳ)²、Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) とすると、直線 ŷ = a + b·x の傾きは b = Sxy/Sxx、切片は a = ȳ − b·x̄ なので、この直線は必ず (x̄, ȳ) を通ります。ピアソンの相関係数 r = Sxy/√(Sxx·Syy) は −1 から 1 の間の値をとります。r² は y の変動のうち直線で説明される割合です。

平均

x̄ = 48/6 = 8
ȳ = 333/6 = 55.5

平方和と積和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 249

回帰直線

b = 249/70 = 3.557
a = 55.5 − 3.557·8 = 27.04
ŷ = 27.04 + 3.557·x

予測値

ŷ = 27.04 + 3.557·10 = 62.61

残差

e = 58 − 62.61 = −4.614

答え

e = −4.614

点は直線より下にあります。

15.カイ二乗検定

答え: χ² = 3.175

カイ二乗検定:観測度数 O と H₀ のもとでの期待度数 E を χ² = Σ(O − E)²/E で比べます。適合度検定:各カテゴリーで E = n·p、自由度 df = k − 1(データから推定したパラメータ 1 つごとにさらに 1 を引く)。r × c 表での独立性の検定:E = 行の合計 × 列の合計 / 総計、df = (r − 1)(c − 1)。χ² が選んだ α での臨界値を超えたら H₀ を棄却します。

期待度数

男性: 100·112/160 = 70, 100·48/160 = 30
女性: 60·112/160 = 42, 60·48/160 = 18

カイ二乗統計量

χ² = (75 − 70)²/70 + (25 − 30)²/30 + (37 − 42)²/42 + (23 − 18)²/18
χ² = 3.175

答え

χ² = 3.175

df = 1。α = 0.05 での臨界値は 3.841 なので、H₀(独立)は棄却されない。

16.カイ二乗検定

答え: df = 4

カイ二乗検定:観測度数 O と H₀ のもとでの期待度数 E を χ² = Σ(O − E)²/E で比べます。適合度検定:各カテゴリーで E = n·p、自由度 df = k − 1(データから推定したパラメータ 1 つごとにさらに 1 を引く)。r × c 表での独立性の検定:E = 行の合計 × 列の合計 / 総計、df = (r − 1)(c − 1)。χ² が選んだ α での臨界値を超えたら H₀ を棄却します。

自由度

df = (2 − 1)·(5 − 1) = 4

答え

df = 4

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