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

平均 100、標準偏差 15 のテストで、ある学生の得点は 130 です。z 得点はいくつですか?

  1. A3.0
  2. B1.5
  3. C0.5
  4. D2.0
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反応時間を正確に測ること
  2. B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. C大きな標本で因果仮説を検証すること
  4. Dテキスト中の単語の頻度を数えること
3.記述統計ふつう
303540455055

データの標本標準偏差 s を求めなさい:36, 29, 41, 57, 40, 29。

n = 6
s =
4.記述統計むずかしい
z −2−1012

ある量は平均 50、標準偏差 10 の正規分布に従います。40 より小さい値の割合 P はいくつですか?

μ = 50σ = 10x = 40
P =
5.確率ふつう
赤: 5青: 3

袋に赤玉 5 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?

5 / 3
P =
6.確率むずかしい
€p(x)−100.68400.31900.02

ゲームの参加費は €10 です。確率 0.3 で €50、確率 0.02 で €200 を獲得し、それ以外では何も獲得しません。賭け金は戻りません。1 ゲームあたりの純利得の期待値 E(G) を求めなさい。

賭け金 = €10€50: p = 0.3€200: p = 0.02
E(G) = €
7.正規分布ふつう
−3−2−10123zz の右側の色つき面積 = 0.1587

標準正規曲線の下で、z の右側の色つき面積が 0.1587 になるように z をドラッグします。z を小数第 2 位まで求めなさい。

A = 0.1587
z =
8.正規分布むずかしい
380420460500540580620h下端 80%

電池の寿命 は、平均 500 h、標準偏差 40 h の正規分布に従います。色つきの下位 80% が左側になるように、しきい値をドラッグします。しきい値 x を求めなさい。

μ = 500 hσ = 40 h80%
x = h
9.信頼区間ふつう
n = 7, sd​ = 4.50LUd̄ = 9.5E = ?90%

7 人の患者の血圧を治療の前後に測定します。差 d = 前 − 後(mmHg)の平均は 9.5、標準偏差は 4.5 です。 差の平均の 90% 信頼区間の誤差の幅 E を求めなさい。

n = 7d̄ = 9.5sd = 4.590%t(6) = 1.943
E = mmHg
10.信頼区間むずかしい
σ = 10, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 190%

母標準偏差は 10 です。平均の 90% 信頼区間の誤差の幅を 1 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 = 10E = 190%
n =
11.仮説検定と信頼区間ふつう
t −1.98401.984

学生 100 人の標本の平均点は 73.2、標本標準偏差は 10 です。H₀: μ = 75 に対する検定統計量 t を求めなさい。

μ₀ = 75x̄ = 73.2s = 10n = 100
t =
12.仮説検定と信頼区間むずかしい
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 1.5α = 0.05βσ = 10, 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 10 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 = 10zα = 1.645zβ = 1.645
n =
13.線形回帰と相関ふつう
xy169118102201082211324132xy20100120

表は x = 気温 (°C) と y = アイスクリームの販売数 の 5 組の対になった観測値を示しています。 それらの和が与えられています。これらの和からピアソンの相関係数 r を求めなさい。

n = 5Σx = 100Σy = 546Σx² = 2040Σy² = 60542Σxy = 11106
r =
14.線形回帰と相関むずかしい
xy21041962483610431252xy5102040x = 9

表は x = 荷重 (kN) と y = 伸び (mm) 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 (9, 44) が得られました。その残差 e = y − ŷ を求めなさい。

n = 6(9, 44)
e =
15.カイ二乗検定ふつう
欠陥なし軽微重大合計日勤21182059夜勤17272872合計384548131

分割表は観測度数を示しています。カイ二乗独立性検定のために、セル「夜勤、重大」の期待度数 E を求めなさい。

行の合計 = 72列の合計 = 48N = 131
E =
16.カイ二乗検定むずかしい
はいいいえ合計工場 A223860工場 B213960工場 C53540合計48112160dfα = 0.05α = 0.0113.8416.63525.9919.21037.81511.34549.48813.277511.07015.086612.59216.812714.06718.475815.50720.090916.91921.6661018.30723.209

表は観測度数を示しています。2 つの変数が独立かどうかを α = 0.01 で検定しなさい(連続性の補正なし)。検定統計量 χ² を計算し、表の臨界値と比べなさい。

N = 1603 × 2α = 0.01
χ² =

3溶液

1.心理学研究法

答え: D · 2.0

これが答えになる理由

(130 − 100) / 15 = 2。この得点は平均より 2 標準偏差高く、約 97〜98% の人より高いです。

答え

D · 2.0
2.心理学研究法

答え: B · 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

B · 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 = 10.37

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 = 232/6 = 38.67

偏差の 2 乗

Σ(x − x̄)² = (−2.667)² + (−9.667)² + 2.333² + 18.33² + 1.333² + (−9.667)² = 537.3

標準偏差

s = √(537.3/5) = 10.37

答え

s = 10.37
4.記述統計

答え: P = 0.1587

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

標準正規分布表

Φ(−1) = 0.1587
P = 0.1587

答え

P = 0.1587
5.確率

答え: P = 0.3571

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 = 5/8 · 4/7 = 20/56 = 0.3571

答え

P = 0.3571
6.確率

答え: E(G) = 9 €

離散確率変数:確率分布は、変数がとりうるすべての値 x とその確率 p(x) を並べたものです。確率は 0 と 1 の間にあり、合計は 1 になります。期待値(平均)は E(X) = Σx·p(x) で、長期的な平均です。分散は Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ²、標準偏差は σ = √Var(X) です。一次変換 Y = aX + b では E(Y) = a·E(X) + b、Var(Y) = a²·Var(X)、σY = |a|·σX となり、定数を加えてもばらつきは変わりません。

純利得の結果

G: 40 (p = 0.3), 190 (p = 0.02), −10 (p = 0.68)

期待値

E(G) = 40·0.3 + 190·0.02 − 10·0.68 = 9 €

答え

E(G) = 9 €

正の値は、平均して得をすることを意味します。

7.正規分布

答え: z = 1

面積から z へ戻る:Φ(z) は z の左側の面積です。左側の裾の面積 A なら、表で Φ(z) = A となる z を見つけます。右側の裾の面積 A なら Φ(z) = 1 − A です。−z から z の間の中央の面積 A なら、各裾に (1 − A)/2 が残るので、Φ(z) = (1 + A)/2 です。値 x には x = μ + zσ を使います。

z の左側の面積

Φ(z) = 1 − 0.1587 = 0.8413

z 表を逆に読む

表の中で 0.8413 を見つけ、z を読み取ります。

z = 1.00

答え

z = 1.00
8.正規分布

答え: x = 534 h

面積から z へ戻る:Φ(z) は z の左側の面積です。左側の裾の面積 A なら、表で Φ(z) = A となる z を見つけます。右側の裾の面積 A なら Φ(z) = 1 − A です。−z から z の間の中央の面積 A なら、各裾に (1 − A)/2 が残るので、Φ(z) = (1 + A)/2 です。値 x には x = μ + zσ を使います。

左側の面積

Φ(z) = 0.8

表からの z

z ≈ 0.84

元の単位に戻す

x = 500 + 0.84·40 = 534 h

答え

x = 534 h
9.信頼区間

答え: E = 3.305 mmHg

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.

臨界値

df = 6, t = 1.943

誤差の幅

E = 1.943·4.5/√7 = 3.305

答え

E = 3.305 mmHg
10.信頼区間

答え: n = 271

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 = (1.645·10/1)² = 270.6

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 = 271

答え

n = 271
11.仮説検定と信頼区間

答え: t = −1.8

平均の検定:検定統計量は、標本平均が H₀ で主張された値から標準誤差何個分離れているかを表します:σ が既知なら z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n)、標本から推定するなら t = (x̄ − μ₀)/(s/√n)。信頼区間は x̄ ±(臨界値)·(標準誤差)です。

標準誤差

SE = 10/√100 = 10/10 = 1

検定統計量

t = (73.2 − 75)/1 = −1.8

答え

t = −1.8
t0.025; df = 99 = 1.984

|t| < 1.984 なので、有意水準 5%(両側)で H₀ は棄却されません。

12.仮説検定と信頼区間

答え: n = 482

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)·10/1.5)² = 481.1

切り上げる

n = 482

答え

n = 482
13.線形回帰と相関

答え: r = 0.9702

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。

偏差平方和・偏差積和

Sxy = 11106 − 100·546/5 = 186
Sxx = 2040 − 100²/5 = 40
Syy = 60542 − 546²/5 = 918.8

相関係数

r = 186/√(40·918.8) = 0.9702

答え

r = 0.9702
14.線形回帰と相関

答え: e = 4.933

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 = 42/6 = 7
ȳ = 184/6 = 30.67

平方和と積和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 294

回帰直線

b = 294/70 = 4.2
a = 30.67 − 4.2·7 = 1.267
ŷ = 1.267 + 4.2·x

予測値

ŷ = 1.267 + 4.2·9 = 39.07

残差

e = 44 − 39.07 = 4.933

答え

e = 4.933

点は直線より上にあります。

15.カイ二乗検定

答え: E = 26.38

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

E = 72·48/131 = 26.38

答え

E = 26.38
16.カイ二乗検定

答え: χ² = 7.817

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

工場 A: 18, 42
工場 B: 18, 42
工場 C: 12, 28

カイ二乗統計量

χ² = (22 − 18)²/18 + (38 − 42)²/42 + (21 − 18)²/18 + (39 − 42)²/42 + (5 − 12)²/12 + (35 − 28)²/28
χ² = 7.817

判断

df = 2, χ²crit = 9.210
7.817 < 9.210

答え

χ² = 7.817

χ² は臨界値より小さいので、H₀ は棄却されません:関連を示す有意な証拠はありません。

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