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

어떤 연구가 사전 등록(preregistered)되었습니다. 이것은 무엇을 뜻합니까?

  1. A가설, 방법, 분석 계획이 자료 수집 전에 공개적으로 기록되었다
  2. B결과가 출판 전에 독립된 두 번째 통계학자의 점검과 승인을 받았다
  3. C참가자가 온라인으로 동의를 등록했다
  4. D연구가 이미 발표되었다
2.심리학 연구 방법어려움

2 × 3 요인 분산분석에서 약물이 젊은 성인의 기억은 향상시키지만 노인의 기억은 향상시키지 않는 것으로 나타납니다. 무엇이 발견된 것입니까?

  1. A약물과 연령 간의 상호작용
  2. B제1종 오류
  3. C바닥 효과
  4. D연령의 주효과만
3.기술통계보통
152025303540455055

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 47, 33, 55, 34, 13, 43.

n = 6
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 50, 표준편차 12인 정규분포를 따릅니다. 65보다 작은 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 50σ = 12x = 65
P =
5.확률보통
n = 15k = 4N = ?

15명 중에서 4명으로 된 위원회를 뽑는 방법 N은 몇 가지일까요? 순서는 상관없습니다.

n = 15k = 4
N =
6.확률어려움
n = 9, p = 0.6: P(X ≤ 1) = ?k0123456789

부품 9개를 시험하며, 각 부품은 독립적으로 확률 0.6로 고장 납니다. 고장이 많아야 하나일 확률 P는 얼마일까요?

n = 9p = 0.6
P =
7.정규분포보통
175.9190.95P = ?

성인 남성의 키은(는) 평균 178 cm, 표준편차 7 cm인 정규분포를 따릅니다. 175.9에서 190.95 cm 사이에 있는 비율은 얼마일까요? P을(를) 소수로 답하세요.

μ = 178σ = 7x1 = 175.9x2 = 190.95
P =
8.정규분포어려움
4 s0X − Y?

주자 A의 한 바퀴 시간 X와 주자 B의 한 바퀴 시간 Y은(는) 독립이며 정규분포를 따릅니다. X는 평균 52 s, 표준편차 4 s이고 Y는 평균 48 s, 표준편차 3 s입니다. X가 Y보다 클 확률 P을(를) 구하시오. z는 소수 둘째 자리로 반올림하시오.

μX = 52 s, σX = 4 sμY = 48 s, σY = 3 s
P =
9.신뢰구간보통
x̄E₁ = 10.295%, n = 36x̄E₂ = ?90%, n = 36

관측값 36개와 알려진 σ에 근거한 평균의 95% 신뢰구간의 오차 한계는 10.2이다. 같은 자료로 90% 구간을 만들면 오차 한계 E₂은(는) 얼마인가?

95%n₁ = 36E₁ = 10.290%
E₂ =
10.신뢰구간어려움
n = 20Lσ = ?s = 1.595%

기계 가공한 축 20개의 지름의 표본 표준 편차는 1.5 µm이다. 지름이 정규 분포를 따른다고 가정하고, 모집단 표준 편차에 대한 95% 신뢰구간의 상한 σ을(를) 구하시오. df = 19에서 χ² 분포의 2.5%는 8.907 아래에, 2.5%는 32.852 위에 있다.

n = 20s = 1.5 µmχ² = 8.907, 32.852
σ = µm
11.가설 검정과 신뢰구간보통
−1.061.06p = ?

모집단의 평균은 120이라고 주장되며, 모집단의 표준 편차는 15로 알려져 있다. 관측값 36개의 확률 표본의 평균은 122.65이다. H₀: μ = 120 대 H₁: μ ≠ 120을(를) 검정하시오. p값 p을(를) 구하시오.

μ₀ = 120σ = 15n = 36x̄ = 122.65H₁: μ ≠ μ₀
p =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
σ = 10, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2.599%

평균에 대한 99% 신뢰구간의 오차 한계가 2.5 이하가 되려면 표본이 얼마나 커야 할까요? 표준편차는 10입니다. 최소 표본 크기 n를 구하세요.

σ = 10E = 2.599%
n =
13.선형 회귀와 상관보통
xy150255363467575xy24506070

표에는 x = 공부 시간, y = 시험 점수의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 그 합들이 주어져 있습니다. 이 합들로 피어슨 상관계수 r을(를) 구하세요.

n = 5Σx = 15Σy = 310Σx² = 55Σy² = 19608Σxy = 992
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy1223255377359471152xy51020304050x = 6

표에는 x = 광고비(k€), y = 매출(k€)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. x = 6일 때 ŷ을(를) 예측하세요.

n = 6x = 6
ŷ =
15.카이제곱 검정보통
버스자전거자동차합계학생13151240교직원12202860합계253540100

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

N = 1002 × 3
χ² =
16.카이제곱 검정어려움
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

행 3개, 열 3개(합계 제외)인 분할표로 카이제곱 독립성 검정을 합니다. 표를 이용해 유의수준 α = 0.05에서 임곗값 χ²crit을(를) 구하세요.

α = 0.05
χ²crit =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: A · 가설, 방법, 분석 계획이 자료 수집 전에 공개적으로 기록되었다

이것이 답인 이유

사전 등록은 확증적 분석과 탐색적 분석을 구분하고 p-해킹과 HARKing 같은 관행을 줄입니다.

답

A · 가설, 방법, 분석 계획이 자료 수집 전에 공개적으로 기록되었다
2.심리학 연구 방법

답: A · 약물과 연령 간의 상호작용

이것이 답인 이유

상호작용은 한 요인의 효과가 다른 요인의 수준에 따라 다를 때 생깁니다. 여기서는 약물 효과가 연령 집단에 따라 달라집니다.

답

A · 약물과 연령 간의 상호작용
3.기술통계

답: s = 14.56

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 = 225/6 = 37.5

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = 9.5² + (−4.5)² + 17.5² + (−3.5)² + (−24.5)² + 5.5² = 1060

표준편차

s = √(1060/5) = 14.56

답

s = 14.56
4.기술통계

답: P = 0.8944

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 = 1.25

표준정규분포표

Φ(1.25) = 0.8944
P = 0.8944

답

P = 0.8944
5.확률

답: N = 1365

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(15, 4) = (15·14·13·12)/(4·3·2·1) = 1365

답

N = 1365
6.확률

답: P = 0.003801

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.

고장 0개와 1개

P(X = 0) = 0.49 = 0.0002621
P(X = 1) = 9·0.6·0.48 = 0.003539

더하기

P = 0.0002621 + 0.003539 = 0.003801

답

P = 0.003801
7.정규분포

답: P = 0.5858

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 = (175.9 − 178)/7 = −0.3
z₂ = (190.95 − 178)/7 = 1.85

사이의 넓이

P = Φ(1.85) − Φ(−0.3) = 0.9678 − 0.3821 = 0.5858

답

P = 0.5858
8.정규분포

답: P = 0.7881

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 = 52 − 48 = 4 s, σ = 5 s

표준화하기

z = (0 − 4)/5 = −0.8

확률

P = 1 − Φ(−0.8) = 0.7881

답

P = 0.7881
9.신뢰구간

답: E₂ = 8.561

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 = (1.645/1.96)·√(36/36) = 0.8393

새 오차 한계

E₂ = 10.2·0.8393 = 8.561

답

E₂ = 8.561
10.신뢰구간

답: σ = 2.191 µm

분산의 구간: (n − 1)s²/σ²은 자유도 n − 1의 χ² 분포를 따릅니다. σ²의 95% 구간은 (n − 1)s²를 위쪽 χ² 값(그 위에 2.5%)으로 나눈 값에서 아래쪽 χ² 값(그 아래에 2.5%)으로 나눈 값까지이며, σ의 구간은 두 한계의 제곱근입니다. 이 구간은 s를 중심으로 대칭이 아닙니다.

제곱합

(n − 1)s² = 19·1.5² = 42.75

σ²의 한계

42.75/32.852 = 1.301
42.75/8.907 = 4.8

σ의 한계

σ = √4.8 = 2.191 µm

답

σ = 2.191 µm

σ의 95% 구간: [1.141, 2.191] µm.

11.가설 검정과 신뢰구간

답: p = 0.2891

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 = 15/√36 = 2.5
z = (122.65 − 120)/2.5 = 1.06

꼬리 면적

Φ(1.06) = 0.8554
1 − Φ(1.06) = 0.1446

p값

p = 2·0.1446 = 0.2891

답

p = 0.2891

p > 0.05이므로 5% 수준에서 H₀를 기각하지 않습니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: n = 107

평균 검정: 검정통계량은 표본평균이 H₀에서 주장하는 값과 표준오차 몇 개만큼 떨어져 있는지를 나타냅니다: σ를 알면 z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n), 표본에서 추정하면 t = (x̄ − μ₀)/(s/√n). 신뢰구간은 x̄ ± (임계값)·(표준오차)입니다.

n에 대해 풀기

n = (2.576·10/2.5)² = 106.2

올림하기

n = 107

답

n = 107
13.선형 회귀와 상관

답: r = 0.9954

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.

중심화한 합

Sxy = 992 − 15·310/5 = 62
Sxx = 55 − 15²/5 = 10
Syy = 19608 − 310²/5 = 388

상관계수

r = 62/√(10·388) = 0.9954

답

r = 0.9954
14.선형 회귀와 상관

답: ŷ = 36.33

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 = 36/6 = 6
ȳ = 218/6 = 36.33

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 214

회귀직선

b = 214/70 = 3.057
a = 36.33 − 3.057·6 = 17.99
ŷ = 17.99 + 3.057·x

예측

ŷ = 17.99 + 3.057·6 = 36.33

답

ŷ = 36.33
15.카이제곱 검정

답: χ² = 3.286

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: 40·25/100 = 10, 40·35/100 = 14, 40·40/100 = 16
교직원: 60·25/100 = 15, 60·35/100 = 21, 60·40/100 = 24

카이제곱 통계량

χ² = (13 − 10)²/10 + (15 − 14)²/14 + (12 − 16)²/16 + (12 − 15)²/15 + (20 − 21)²/21 + (28 − 24)²/24
χ² = 3.286

답

χ² = 3.286

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

16.카이제곱 검정

답: χ²crit = 9.488

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.

자유도

df = (3 − 1)·(3 − 1) = 4

표

χ²crit(df = 4, α = 0.05) = 9.488

답

χ²crit = 9.488

계산한 χ²이 이 값보다 크면 H₀을 기각합니다.

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