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

평균 50에 대한 95% 신뢰구간이 46에서 54입니다. 가장 정확한 해석은 무엇입니까?

  1. A표본 평균이 50일 확률이 95%이다
  2. B사용된 절차는 95%의 경우 참 평균을 포함하는 구간을 만든다
  3. C결과가 유의하지 않다
  4. D표본 참가자의 95%가 그 측정에서 46에서 54 사이의 점수를 받았다
2.심리학 연구 방법어려움

참가자 10명의 연구에서 크지만 유의하지 않은 효과가 나타났습니다. 가장 적절한 결론은 무엇입니까?

  1. A연구의 검정력이 부족했을 수 있으므로 결과는 결론을 내릴 수 없다
  2. B효과가 유의하지 않았으므로 연구가 영가설이 참임을 증명한다
  3. C효과 크기가 틀림없이 잘못 계산되었다
  4. D그 효과는 틀림없이 제1종 오류이다
3.기술통계보통
20253035404550

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 22, 28, 50, 33, 18.

n = 5
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

시험 점수는 평균 100, 표준편차 8인 정규분포를 따릅니다. 90.4점의 z점수 z를 구하세요.

μ = 100σ = 8x = 90.4
z =
5.확률보통
xp(x)00.3510.3520.3μ = 0.95

표의 분포에 대해 X의 분산 Var(X)을(를) 구하시오.

x: 0, 1, 2p(x): 0.35, 0.35, 0.3
Var(X) =
6.확률어려움
n = 10, p = 0.6: P(X = 5) = ?k012345678910

어떤 시험에 객관식 문제가 10개 있습니다. 찍어서 푸는 학생은 각 문제를 독립적으로 확률 0.6로 맞힙니다. 정확히 5개를 맞힐 확률 P는 얼마일까요?

n = 10p = 0.6k = 5
P =
7.정규분포보통
164192P = ?

성인 남성의 키은(는) 평균 178 cm, 표준편차 7 cm인 정규분포를 따릅니다. 164에서 192 cm 사이에 있는 비율은 얼마일까요? P을(를) 소수로 답하세요.

μ = 178σ = 7x1 = 164x2 = 192
P =
8.정규분포어려움
557085100115130145점아래 60%

IQ 점수은(는) 평균 100 점, 표준편차 15 점인 정규분포를 따릅니다. 색칠한 하위 60%가 왼쪽에 오도록 기준값을 끌어 놓으세요. 기준값 x을 구하세요.

μ = 100 점σ = 15 점60%
x = 점
9.신뢰구간보통
x̄E₁ = 5.699%, n = 50x̄E₂ = ?99%, n = 450

관측값 50개와 알려진 σ에 근거한 평균의 99% 신뢰구간의 오차 한계는 5.6이다. 같은 연구에서 관측값을 450개로 하면 오차 한계 E₂은(는) 얼마인가?

99%n₁ = 50E₁ = 5.6n₂ = 450
E₂ =
10.신뢰구간어려움
μ₁ − μ₂, t(29) = 2.7560L = ?Ux̄₁ − x̄₂E99%

두 비료를 시험한다. 구획 집단 1: 25개 구획, 평균 수확량 70.5 kg, 표준 편차 8.5 kg. 구획 집단 2: 6개 구획, 평균 75.5 kg, 표준 편차 5 kg. 분산이 같다고 가정한다(합동 t, df = n₁ + n₂ − 2). μ₁ − μ₂에 대한 99% 신뢰구간의 하한을 구하시오.

n₁ = 25x̄₁ = 70.5s₁ = 8.5n₂ = 6x̄₂ = 75.5s₂ = 599%t(29) = 2.756
하한 = kg
11.가설 검정과 신뢰구간보통
1.42p = ?

모집단의 평균은 100이라고 주장되며, 모집단의 표준 편차는 9로 알려져 있다. 관측값 36개의 확률 표본의 평균은 102.13이다. H₀: μ = 100 대 H₁: μ > 100을(를) 검정하시오. p값 p을(를) 구하시오.

μ₀ = 100σ = 9n = 36x̄ = 102.13H₁: μ > μ₀
p =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
μ₀x̄c

H₀: μ = 100 대 H₁: μ < 100의 단측 z 검정을 표본 크기 25, α = 0.05에서 실시한다. 표준 편차는 2.5로 알려져 있다. 실제 평균은 98.95이다. 제2종 오류의 확률 β을(를) 퍼센트로 구하시오.

μ₀ = 100μ = 98.95σ = 2.5n = 25α = 0.05
β = %
13.선형 회귀와 상관보통
xy284146178231030xy510102030

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

n = 5
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy15321734195521582369xy15204060ŷ = 45

표에는 x = 기온(°C), y = 아이스크림 판매량의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 직선이 ŷ = 45을(를) 예측하는 값 x은(는) 얼마인가요?

n = 5ŷ = 45
x =
15.카이제곱 검정보통
버스자전거자동차합계학생13311660교직원11232660합계245442120

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

N = 1202 × 3
χ² =
16.카이제곱 검정어려움
예아니요합계공장 A273360공장 B3961100공장 C305080합계96144240dfα = 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 = 2403 × 2α = 0.01
χ² =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: B · 사용된 절차는 95%의 경우 참 평균을 포함하는 구간을 만든다

이것이 답인 이유

95% 신뢰구간은 모집단 모수에 대해 그럴듯한 값의 범위를 제시합니다. 더 큰 표본에서 얻은 더 좁은 구간은 더 정밀한 추정을 뜻합니다.

답

B · 사용된 절차는 95%의 경우 참 평균을 포함하는 구간을 만든다
2.심리학 연구 방법

답: A · 연구의 검정력이 부족했을 수 있으므로 결과는 결론을 내릴 수 없다

이것이 답인 이유

표본이 작으면 실제 효과도 흔히 유의성에 도달하지 못합니다(제2종 오류). 연구자는 효과 크기와 신뢰구간을 보고하고 더 큰 표본으로 반복해야 합니다.

답

A · 연구의 검정력이 부족했을 수 있으므로 결과는 결론을 내릴 수 없다
3.기술통계

답: s = 12.46

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 = 151/5 = 30.2

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = (−8.2)² + (−2.2)² + 19.8² + 2.8² + (−12.2)² = 620.8

표준편차

s = √(620.8/4) = 12.46

답

s = 12.46
4.기술통계

답: z = −1.2

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 = (90.4 − 100)/8 = −1.2

답

z = −1.2
5.확률

답: Var(X) = 0.6475

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.

평균

μ = 0·0.35 + 1·0.35 + 2·0.3 = 0.95

제곱의 평균

E(X²) = 0·0.35 + 1·0.35 + 4·0.3 = 1.55

분산

Var(X) = 1.55 − 0.95² = 0.6475

답

Var(X) = 0.6475
6.확률

답: P = 0.2007

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.

이항분포 공식

P(X = 5) = 252·0.65·0.45 = 252·0.07776·0.01024 = 0.2007

답

P = 0.2007
7.정규분포

답: P = 0.9545

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 = (164 − 178)/7 = −2
z₂ = (192 − 178)/7 = 2

사이의 넓이

P = Φ(2) − Φ(−2) = 0.9772 − 0.02275 = 0.9545

답

P = 0.9545
8.정규분포

답: x = 103.8 점

넓이에서 z로 되돌아가기: Φ(z)는 z의 왼쪽 넓이입니다. 왼쪽 꼬리 넓이 A이면 표에서 Φ(z) = A인 z를 찾습니다. 오른쪽 꼬리 넓이 A이면 Φ(z) = 1 − A입니다. −z와 z 사이의 가운데 넓이 A이면 양쪽 꼬리에 (1 − A)/2씩 남으므로 Φ(z) = (1 + A)/2입니다. 값 x에는 x = μ + zσ를 쓰세요.

왼쪽 넓이

Φ(z) = 0.6

표에서 구한 z

z ≈ 0.25

원래 단위로 되돌리기

x = 100 + 0.25·15 = 103.8 점

답

x = 103.8 점
9.신뢰구간

답: E₂ = 1.867

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 = (2.576/2.576)·√(50/450) = 0.3333

새 오차 한계

E₂ = 5.6·0.3333 = 1.867

답

E₂ = 1.867
10.신뢰구간

답: 하한 = −15.03 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.

합동 표준 편차

sp² = (24·8.5² + 5·5²)/29 = 64.1
sp = 8.006

오차 한계

E = 2.756·8.006·√(1/25 + 1/6) = 10.03

구간

−5 ± 10.03 → [−15.03, 5.031]

답

하한 = −15.03 kg
11.가설 검정과 신뢰구간

답: p = 0.0778

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.

검정통계량

SE = σ/√n = 9/√36 = 1.5
z = (102.13 − 100)/1.5 = 1.42

꼬리 면적

Φ(1.42) = 0.9222
1 − Φ(1.42) = 0.0778

p값

p = 0.0778

답

p = 0.0778

p > 0.05이므로 5% 수준에서 H₀를 기각하지 않습니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: β = 32.46 %

검정력: 검정력 = 1 − β는 H₀가 거짓일 때 H₀를 기각할 확률입니다. μ₀와 z_α에서 기준값 x̄c를 구한 다음, 참 평균을 써서 x̄c 너머에 들어갈 확률을 계산합니다: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

임계 표본 평균

SE = 2.5/√25 = 0.5
x̄c = 100 − 1.645·0.5 = 99.18

참 평균에서의 z

z = (99.18 − 98.95)/0.5 = 0.455

제2종 오류

검정력 = P(Z < 0.455) = 67.54%
β = 100% − 67.54% = 32.46%

답

β = 32.46%
13.선형 회귀와 상관

답: r = 0.9924

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 = 92/5 = 18.4

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 106
Syy = Σ(y − ȳ)² = 285.2

상관계수

r = 106/√(40·285.2) = 0.9924

답

r = 0.9924
14.선형 회귀와 상관

답: x = 18.06

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 = 95/5 = 19
ȳ = 248/5 = 49.6

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 196

회귀직선

b = 196/40 = 4.9
a = 49.6 − 4.9·19 = −43.5
ŷ = −43.5 + 4.9·x

x 구하기

x = (45 − (−43.5))/4.9 = 18.06

답

x = 18.06
15.카이제곱 검정

답: χ² = 3.733

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: 60·24/120 = 12, 60·54/120 = 27, 60·42/120 = 21
교직원: 60·24/120 = 12, 60·54/120 = 27, 60·42/120 = 21

카이제곱 통계량

χ² = (13 − 12)²/12 + (31 − 27)²/27 + (16 − 21)²/21 + (11 − 12)²/12 + (23 − 27)²/27 + (26 − 21)²/21
χ² = 3.733

답

χ² = 3.733

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

16.카이제곱 검정

답: χ² = 0.875

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: 24, 36
공장 B: 40, 60
공장 C: 32, 48

카이제곱 통계량

χ² = (27 − 24)²/24 + (33 − 36)²/36 + (39 − 40)²/40 + (61 − 60)²/60 + (30 − 32)²/32 + (50 − 48)²/48
χ² = 0.875

의사 결정

df = 2, χ²crit = 9.210
0.875 < 9.210

답

χ² = 0.875

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

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