심리학 연구방법 및 통계: 벼락치기 팩

공식 모음, 모든 주제의 핵심 풀이 단계, 연습 문제 16개가 들어 있으며 전체 풀이는 맨 뒤에 있습니다.

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1공식과 풀이 방법

기술통계

평균
x̄ = Σx/n
표본 표준편차
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
중앙값
정렬한 데이터의 가운데 값
z 점수
z = (x − μ)/σ
정규분포
±1σ 안에 68%, ±2σ 안에 95%

확률

여사건
P(not A) = 1 − P(A)
덧셈 정리
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
독립 사건
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
조건부 확률
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
이항분포
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

정규분포

z 점수
z = (x − μ)/σ
x 미만
P(X < x) = Φ(z)
x 초과
P(X > x) = 1 − Φ(z)
두 값 사이
Φ(z2) − Φ(z1)
백분위수
x = μ + z·σ

방법

  1. 값을 z 점수로 바꾸세요: z = (x − μ)/σ.
  2. z 왼쪽의 넓이인 Φ(z)를 표에서 찾으세요.
  3. 오른쪽 넓이는 1 − Φ(z)를 쓰고, 구간은 두 왼쪽 넓이를 빼세요.
  4. 백분위수는 거꾸로 구하세요: 넓이에 해당하는 z를 찾은 다음 x = μ + z·σ.

신뢰구간

σ를 알 때
x̄ ± z·σ/√n
σ를 모를 때
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
임계 z값
90%: 1.645, 95%: 1.96, 99%: 2.576
표본 크기
n = (z·σ/E)², rounded up

방법

  1. z(모집단 σ를 앎)와 t(표본 s만 알고, 자유도 n − 1) 중에서 고르세요.
  2. 신뢰수준에 해당하는 임곗값을 찾으세요.
  3. 오차 한계: E = 임곗값 × 표준편차/√n.
  4. 구간: x̄ ± E.

가설 검정과 신뢰구간

평균에 대한 z 검정
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
평균에 대한 t 검정
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
유의수준 5% 양측 검정
|z| > 1.96이면 H0 기각
신뢰구간
x̄ ± z·σ/√n

방법

  1. H₀과 H₁을 세우고 단측 검정인지 양측 검정인지 정하세요.
  2. 검정 통계량을 계산하세요: (x̄ − μ₀)/(σ/√n), 또는 s와 t를 사용.
  3. 임곗값과 비교하거나 p값을 구하세요.
  4. 통계량이 임곗값을 넘으면(p가 α보다 작으면) H₀을 기각하고, 결론을 문장으로 쓰세요.

선형 회귀와 상관

제곱합
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
기울기
b = Sxy/Sxx
절편
a = ȳ − b·x̄
상관계수
r = Sxy/√(SxxSyy)
잔차
e = y − ŷ

카이제곱 검정

검정통계량
χ² = Σ(O − E)²/E
적합도 검정
E = n·p, df = k − 1 − (estimated parameters)
독립성 검정
E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
임곗값(α = 0.05)
df 1: 3.841, 2: 5.991, 3: 7.815, 4: 9.488
의사 결정
χ² > χ²crit이면 H0을 기각

2연습 문제

1.심리학 연구 방법보통

조건마다 다른 참가자를 사용하는 설계는 무엇입니까?

  1. A독립집단 설계
  2. B같은 사람을 쓰는 짝짓기 설계
  3. C피험자 내 설계
  4. D반복측정 설계
2.심리학 연구 방법어려움

실험에서 참가자를 조건에 무선 배정하는 주된 목적은 무엇입니까?

  1. A응답률을 높이는 것
  2. B참가자가 목적을 모르게 하는 것
  3. C참가자 변수를 고르게 분배해 결과를 혼입시키지 않게 하는 것
  4. D결과를 일반화할 수 있도록 표본이 목표 모집단을 대표하게 하는 것
3.기술통계보통
15202530354045505560

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 28, 14, 60, 17, 20, 38.

n = 6
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

시험 점수는 평균 500, 표준편차 75인 정규분포를 따릅니다. 440점의 z점수 z를 구하세요.

μ = 500σ = 75x = 440
z =
5.확률보통
n = 8k = 2N = ?

8명 중에서 2명으로 된 위원회를 뽑는 방법 N은 몇 가지일까요? 순서는 상관없습니다.

n = 8k = 2
N =
6.확률어려움
xp(x)00.210.320.1530.35μ

X의 분포가 표와 같고 Y = −2X + 10입니다. Y의 표준편차 σY을(를) 구하시오.

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0.2, 0.3, 0.15, 0.35Y = −2X + 10
σY =
7.정규분포보통
178186.4P = ?

성인 남성의 키은(는) 평균 178 cm, 표준편차 7 cm인 정규분포를 따릅니다. 178에서 186.4 cm 사이에 있는 비율은 얼마일까요? P을(를) 소수로 답하세요.

μ = 178σ = 7x1 = 178x2 = 186.4
P =
8.정규분포어려움
0.05 mm0D − d?

구멍 지름 D는 평균 25.05 mm, 표준편차 0.015 mm인 정규분포를 따릅니다. 축 지름 d는 독립이며 평균 25 mm, 표준편차 0.015 mm인 정규분포를 따릅니다. 무작위로 고른 축은 D − d > 0일 때 끼워집니다. 끼워질 확률 P을(를) 구하시오. z는 소수 둘째 자리로 반올림하시오.

구멍: μ = 25.05 mm, σ = 0.015 mm축: μ = 25 mm, σ = 0.015 mm
P =
9.신뢰구간보통
x̄E₁ = 1.999%, n = 50x̄E₂ = ?95%, n = 450

관측값 50개와 알려진 σ에 근거한 평균의 99% 신뢰구간의 오차 한계는 1.9이다. 관측값 450개에 근거한 95% 구간의 오차 한계 E₂은(는) 얼마인가?

99%n₁ = 50E₁ = 1.995%n₂ = 450
E₂ =
10.신뢰구간어려움
p ≈ 0.2, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0395%

예비 연구에 따르면 제품의 약 0.2이(가) 불량이다. 비율에 대한 95% 신뢰구간의 오차 한계가 최대 0.03이(가) 되려면 제품을 몇 개 n 검사해야 하는가?

p ≈ 0.2E = 0.0395%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
−2.0642.064t = ?df = 24

두 교수법을 비교한다. 집단 1: 학생 17명, 평균 점수 30, 표준 편차 4.5. 집단 2: 학생 9명, 평균 점수 27.9, 표준 편차 2.5. 모집단 분산이 같다고 가정하고 합동 이표본 t 검정을 쓴다. 차이를 x̄₁ − x̄₂(집단 1 빼기 집단 2)로 하여 H₀: μ₁ = μ₂에 대한 검정 통계량 t을(를) 구하시오.

n₁ = 17x̄₁ = 30s₁ = 4.5n₂ = 9x̄₂ = 27.9s₂ = 2.5
t =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
−1.961.96z = ?

한 임상 시험에서 치료 A를 받은 환자 200명 중 110명, 치료 B를 받은 환자 250명 중 163명이 회복한다. 합동 비율을 써서 H₀: p₁ = p₂에 대한 검정 통계량 z을(를) 구하시오.

x₁ = 110n₁ = 200x₂ = 163n₂ = 250
z =
13.선형 회귀와 상관보통
xy2104166268331043xy5102040

표에는 x = 하중(kN), y = 늘음량(mm)의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 피어슨 상관계수 r을(를) 구하세요.

n = 5
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy130242342450559xy2430405060x = 2.5

표에는 x = 광고비(k€), y = 매출(k€)의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 새 관측값 (2.5, 44)이(가) 얻어졌습니다. 잔차 e = y − ŷ를 구하세요.

n = 5(2.5, 44)
e =
15.카이제곱 검정보통
버스자전거자동차합계학생473320100교직원2321540합계703535140

분할표는 관측 도수를 보여 줍니다. 행 변수와 열 변수 사이의 독립성 검정을 위한 카이제곱 통계량 χ²을(를) 계산하세요. 연속성 수정은 쓰지 마세요.

N = 1402 × 3
χ² =
16.카이제곱 검정어려움
합격불합격합계공장 A592180공장 B291140공장 C621880합계15050200dfα = 0.05α = 0.0113.8416.63525.9919.21037.81511.34549.48813.277511.07015.086612.59216.812714.06718.475815.50720.090916.91921.6661018.30723.209

표는 관측 도수를 보여 줍니다. α = 0.01에서 두 변수가 독립인지 검정하세요(연속성 수정 없음). 검정 통계량 χ²을(를) 계산한 다음 표의 임곗값과 비교하세요.

N = 2003 × 2α = 0.01
χ² =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: A · 독립집단 설계

이것이 답인 이유

독립집단 설계에서는 조건마다 참가자가 다르므로 순서 효과는 피하지만 참가자 변수의 위험이 있습니다.

답

A · 독립집단 설계
2.심리학 연구 방법

답: C · 참가자 변수를 고르게 분배해 결과를 혼입시키지 않게 하는 것

이것이 답인 이유

무선 배정은 조건 간 개인차를 균형 있게 만들어 인과적 결론을 뒷받침합니다. 무선 표집은 모집단으로의 일반화와 관련됩니다.

답

C · 참가자 변수를 고르게 분배해 결과를 혼입시키지 않게 하는 것
3.기술통계

답: s = 17.27

기술통계: 평균은 합을 n으로 나눈 값이고, 중앙값은 정렬된 자료의 가운데 값입니다(n이 짝수면 가운데 두 값의 평균). 표본 표준편차는 s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z점수 z = (x − μ)/σ는 어떤 값이 평균에서 표준편차 몇 개만큼 떨어져 있는지를 나타냅니다.

평균

x̄ = 177/6 = 29.5

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = (−1.5)² + (−15.5)² + 30.5² + (−12.5)² + (−9.5)² + 8.5² = 1492

표준편차

s = √(1492/5) = 17.27

답

s = 17.27
4.기술통계

답: z = −0.8

기술통계: 평균은 합을 n으로 나눈 값이고, 중앙값은 정렬된 자료의 가운데 값입니다(n이 짝수면 가운데 두 값의 평균). 표본 표준편차는 s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z점수 z = (x − μ)/σ는 어떤 값이 평균에서 표준편차 몇 개만큼 떨어져 있는지를 나타냅니다.

표준화하기

z = (440 − 500)/75 = −0.8

답

z = −0.8
5.확률

답: N = 28

확률: 결과가 모두 같은 정도로 일어날 때 P(A) = 유리한 경우의 수/전체 경우의 수. 독립 사건은 곱합니다: P(A 그리고 B) = P(A)·P(B). 여사건이 자주 도움이 됩니다: P(적어도 하나) = 1 − P(하나도 없음). 이항분포: 성공 확률 p인 독립 시행 n번에서 P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

조합

C(8, 2) = (8·7)/(2·1) = 28

답

N = 28
6.확률

답: σY = 2.304

이산 확률변수: 확률분포는 변수가 가질 수 있는 모든 값 x와 그 확률 p(x)를 나열합니다. 확률은 0과 1 사이이며 합이 1입니다. 기댓값(평균)은 E(X) = Σx·p(x)로, 장기적인 평균입니다. 분산은 Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ²이고, 표준편차는 σ = √Var(X)입니다. 일차 변환 Y = aX + b에서는 E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X), σY = |a|·σX입니다. 상수를 더해도 퍼짐은 변하지 않습니다.

X의 퍼짐

μ = 1.65, Var(X) = 1.328, σX = 1.152

일차 변환

σY = |−2|·1.152 = 2.304

답

σY = 2.304

평균은 실제로 이동합니다: E(Y) = −2·1.65 + 10 = 6.7.

7.정규분포

답: P = 0.3849

정규분포: 값 x를 z점수 z = (x − μ)/σ로 바꾸면 평균에서 표준편차 몇 개만큼 떨어져 있는지 알 수 있습니다. z표(또는 Φ(z))는 z 왼쪽의 넓이, 즉 P(X < x)를 줍니다. 오른쪽 넓이는 1 − Φ(z)이고, 두 값 사이의 넓이는 두 넓이의 차입니다.

z점수

z₁ = (178 − 178)/7 = 0
z₂ = (186.4 − 178)/7 = 1.2

사이의 넓이

P = Φ(1.2) − Φ(0) = 0.8849 − 0.5 = 0.3849

답

P = 0.3849
8.정규분포

답: P = 0.9909

정규 변수의 합과 차: X와 Y가 독립이고 정규분포를 따르면 X + Y와 X − Y도 정규분포를 따릅니다. 평균은 더하거나 뺍니다: E(X ± Y) = μX ± μY. 분산은 차일 때도 항상 더합니다: Var(X ± Y) = σX² + σY²이므로 σ = √(σX² + σY²)입니다. 표준편차를 직접 더해서는 안 됩니다. 같은 분포를 따르는 독립인 n개 항목의 합은 평균 n·μ, 표준편차 σ·√n입니다. 그다음 평소처럼 표준화하여 z = (x − 평균)/σ를 구하고 Φ(z)를 읽습니다.

차의 분포

μ = 25.05 − 25 = 0.05 mm, σ = 0.02121 mm

표준화하기

z = (0 − 0.05)/0.02121 = −2.36

확률

P = 1 − Φ(−2.36) = 0.9909

답

P = 0.9909
9.신뢰구간

답: E₂ = 0.4819

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.

오차 한계의 비

E₂/E₁ = (1.96/2.576)·√(50/450) = 0.2536

새 오차 한계

E₂ = 1.9·0.2536 = 0.4819

답

E₂ = 0.4819
10.신뢰구간

답: n = 683

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.

n에 대해 풀기

n = 1.96²·0.2·0.8/0.03² = 683

올림하기

n = 683

답

n = 683
11.가설 검정과 신뢰구간

답: t = 1.29

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.

합동 분산

sp² = (16·4.5² + 8·2.5²)/24 = 15.58
sp = 3.948

표준오차

SE = 3.948·√(1/17 + 1/9) = 1.627

검정통계량

t = (30 − 27.9)/1.627 = 1.29

답

t = 1.29

df = 24에서 양측 5% 임곗값은 2.064입니다. |t|가 더 작으므로 H₀를 기각하지 않습니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: z = −2.201

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.

표본 비율

p̂₁ = 110/200 = 0.55
p̂₂ = 163/250 = 0.652
p̂ = 273/450 = 0.6067

H₀에서의 표준 오차

SE = √(0.6067·0.3933·(1/200 + 1/250)) = 0.04634

검정통계량

z = (0.55 − 0.652)/0.04634 = −2.201

답

z = −2.201

|z| > 1.96이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각합니다.

13.선형 회귀와 상관

답: r = 0.9969

최소제곱 회귀: 평균을 x̄, ȳ라 하고 Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)², Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ)라 하면, 직선 ŷ = a + b·x의 기울기는 b = Sxy/Sxx, 절편은 a = ȳ − b·x̄이므로 이 직선은 항상 (x̄, ȳ)를 지납니다. 피어슨 상관계수 r = Sxy/√(Sxx·Syy)는 −1과 1 사이에 있으며, r²은 y의 변동 중 직선으로 설명되는 비율입니다.

평균

x̄ = 30/5 = 6
ȳ = 128/5 = 25.6

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 166
Syy = Σ(y − ȳ)² = 693.2

상관계수

r = 166/√(40·693.2) = 0.9969

답

r = 0.9969
14.선형 회귀와 상관

답: e = 2.7

최소제곱 회귀: 평균을 x̄, ȳ라 하고 Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)², Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ)라 하면, 직선 ŷ = a + b·x의 기울기는 b = Sxy/Sxx, 절편은 a = ȳ − b·x̄이므로 이 직선은 항상 (x̄, ȳ)를 지납니다. 피어슨 상관계수 r = Sxy/√(Sxx·Syy)는 −1과 1 사이에 있으며, r²은 y의 변동 중 직선으로 설명되는 비율입니다.

평균

x̄ = 15/5 = 3
ȳ = 223/5 = 44.6

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 66

회귀직선

b = 66/10 = 6.6
a = 44.6 − 6.6·3 = 24.8
ŷ = 24.8 + 6.6·x

예측값

ŷ = 24.8 + 6.6·2.5 = 41.3

잔차

e = 44 − 41.3 = 2.7

답

e = 2.7

점이 직선 위쪽에 있습니다.

15.카이제곱 검정

답: χ² = 13.09

카이제곱 검정: 관측 도수 O를 H₀에서의 기대 도수 E와 χ² = Σ(O − E)²/E로 비교합니다. 적합도 검정: 각 범주에 E = n·p, df = k − 1(자료에서 추정한 모수마다 1씩 더 뺌). r × c 표의 독립성 검정: E = 행 합계 × 열 합계 / 총합계, df = (r − 1)(c − 1). χ²이 선택한 α의 임곗값을 넘으면 H₀을 기각합니다.

기대 도수

학생: 100·70/140 = 50, 100·35/140 = 25, 100·35/140 = 25
교직원: 40·70/140 = 20, 40·35/140 = 10, 40·35/140 = 10

카이제곱 통계량

χ² = (47 − 50)²/50 + (33 − 25)²/25 + (20 − 25)²/25 + (23 − 20)²/20 + (2 − 10)²/10 + (15 − 10)²/10
χ² = 13.09

답

χ² = 13.09

df = 2. α = 0.05에서 임곗값은 5.991이므로 H₀(독립)은 기각됩니다.

16.카이제곱 검정

답: χ² = 0.4667

카이제곱 검정: 관측 도수 O를 H₀에서의 기대 도수 E와 χ² = Σ(O − E)²/E로 비교합니다. 적합도 검정: 각 범주에 E = n·p, df = k − 1(자료에서 추정한 모수마다 1씩 더 뺌). r × c 표의 독립성 검정: E = 행 합계 × 열 합계 / 총합계, df = (r − 1)(c − 1). χ²이 선택한 α의 임곗값을 넘으면 H₀을 기각합니다.

기대 도수

공장 A: 60, 20
공장 B: 30, 10
공장 C: 60, 20

카이제곱 통계량

χ² = (59 − 60)²/60 + (21 − 20)²/20 + (29 − 30)²/30 + (11 − 10)²/10 + (62 − 60)²/60 + (18 − 20)²/20
χ² = 0.4667

의사 결정

df = 2, χ²crit = 9.210
0.4667 < 9.210

답

χ² = 0.4667

χ²이 임곗값보다 작으므로 H₀을 기각하지 않습니다. 관련성에 대한 유의한 증거가 없습니다.

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