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

연구자가 성별(남/여)과 선호 영화 장르(네 범주) 사이에 연관이 있는지 검정하려고 합니다. 적절한 검정은 무엇입니까?

  1. A대응표본 t검정
  2. B카이제곱 독립성 검정
  3. C일원분산분석
  4. D피어슨 상관
2.심리학 연구 방법어려움

연구자가 t검정을 다섯 번 실시하고 본페로니 교정을 사용하여 전체 제1종 오류율을 0.05로 유지하려고 합니다. 각 검정은 어떤 유의수준을 사용해야 합니까?

  1. A0.01
  2. B0.05
  3. C0.25
  4. D0.025
3.기술통계보통
152025303540455055

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 23, 28, 59, 37, 54, 41, 14.

n = 7
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 500, 표준편차 50인 정규분포를 따릅니다. 475보다 작은 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 500σ = 50x = 475
P =
5.확률보통
P(적어도 한 번 6) = ??1?2?3?4?5매 던지기에서 P(6) = 1/6

공정한 주사위를 5번 던집니다. 6이 적어도 한 번 나올 확률 P는 얼마일까요?

n = 5
P =
6.확률어려움
€p(x)−100.79300.24900.01

게임 한 판을 하는 데 €10이 듭니다. 확률 0.2로 €40을, 확률 0.01로 €500을 따고, 그렇지 않으면 아무것도 따지 못합니다. 건 돈은 돌려받지 못합니다. 한 판당 기대 순이익 E(G)을(를) 구하시오.

건 돈 = €10€40: p = 0.2€500: p = 0.01
E(G) = €
7.정규분포보통
−3−2−10123z−z와 z 사이의 색칠한 넓이 = 0.7199

표준 정규 곡선 아래에서 −z와 z 사이의 색칠한 넓이가 0.7199이 되도록 z를 끌어 놓으세요. z을 소수 둘째 자리까지 구하세요.

A = 0.7199
z =
8.정규분포어려움
μ = 65x = ?25%

시험 점수은(는) 평균 65 점, 표준편차 10 점인 정규분포를 따릅니다. 전체의 25%가 그 아래에 있는 값 x(25 백분위수)을(를) 구하세요.

μ = 65σ = 10P = 25%
x = 점
9.신뢰구간보통
n = 9, s = 15L = ?Ux̄ = 107E90%

항목 9개의 표본 평균은 107, 표준편차는 s = 15입니다. 모집단은 대략 정규분포를 따릅니다. 평균에 대한 90% 신뢰구간의 하한을 구하세요.

n = 9x̄ = 107s = 1590%t(8) = 1.86
하한 =
10.신뢰구간어려움
μ₁ − μ₂, t(20) = 2.8450LU = ?x̄₁ − x̄₂E99%

두 비료를 시험한다. 구획 집단 1: 8개 구획, 평균 수확량 53 kg, 표준 편차 4.5 kg. 구획 집단 2: 14개 구획, 평균 46 kg, 표준 편차 8 kg. 분산이 같다고 가정한다(합동 t, df = n₁ + n₂ − 2). μ₁ − μ₂에 대한 99% 신뢰구간의 상한을 구하시오.

n₁ = 8x̄₁ = 53s₁ = 4.5n₂ = 14x̄₂ = 46s₂ = 899%t(20) = 2.845
상한 = kg
11.가설 검정과 신뢰구간보통
t −1.99801.998

학생 64명 표본의 평균 점수는 116.5, 표본 표준편차는 20입니다. H₀: μ = 120에 대한 검정통계량 t를 구하세요.

μ₀ = 120x̄ = 116.5s = 20n = 64
t =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 2α = 0.05βσ = 14, 검정력 90%, n = ?

α = 0.05의 단측 z 검정이 평균의 2단위 이동을 검정력 90%로 검출해야 한다. 표준 편차는 14이다. 최소 표본 크기 n을(를) 구하시오.

α = 0.05검정력 = 90%δ = 2σ = 14zα = 1.645zβ = 1.282
n =
13.선형 회귀와 상관보통
xy3585667809801191xy5106080

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

n = 5
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy3575717799811190xy5106080ŷ = 87

표에는 x = 공부 시간, y = 시험 점수의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 직선이 ŷ = 87을(를) 예측하는 값 x은(는) 얼마인가요?

n = 5ŷ = 87
x =
15.카이제곱 검정보통
버스자전거자동차합계학생233146100교직원31232680합계545472180

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

N = 1802 × 3
χ² =
16.카이제곱 검정어려움
합격불합격합계공장 A265480공장 B4852100공장 C3862100합계112168280dfα = 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 = 2803 × 2α = 0.01
χ² =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: B · 카이제곱 독립성 검정

이것이 답인 이유

카이제곱 검정은 분할표에서 관찰 빈도와 기대 빈도를 비교하여 두 범주형 변수가 연관되어 있는지 검정합니다.

답

B · 카이제곱 독립성 검정
2.심리학 연구 방법

답: A · 0.01

이것이 답인 이유

본페로니 교정은 α를 비교 횟수로 나눕니다: 0.05 / 5 = 0.01. 간단하지만 보수적이어서 제2종 오류 위험을 높입니다.

답

A · 0.01
3.기술통계

답: s = 16.3

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 = 256/7 = 36.57

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = (−13.57)² + (−8.571)² + 22.43² + 0.4286² + 17.43² + 4.429² + (−22.57)² = 1594

표준편차

s = √(1594/6) = 16.3

답

s = 16.3
4.기술통계

답: P = 0.3085

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 = −0.5

표준정규분포표

Φ(−0.5) = 0.3085
P = 0.3085

답

P = 0.3085
5.확률

답: P = 0.5981

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.

여사건

P(6이 안 나옴) = (5/6)5 = 0.4019
P = 1 − 0.4019 = 0.5981

답

P = 0.5981
6.확률

답: E(G) = 3 €

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.

순 결과

G: 30 (p = 0.2), 490 (p = 0.01), −10 (p = 0.79)

기댓값

E(G) = 30·0.2 + 490·0.01 − 10·0.79 = 3 €

답

E(G) = 3 €

양수는 평균적으로 돈을 딴다는 뜻입니다.

7.정규분포

답: z = 1.08

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.

z의 왼쪽 넓이

Φ(z) = (1 + 0.7199)/2 = 0.8599

z-표를 거꾸로 읽기

표 안에서 0.8599을 찾아 z를 읽으세요.

z = 1.08

답

z = 1.08
8.정규분포

답: x = 58.26 점

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.

백분위수에 해당하는 z

Φ(z) = 0.25 → z = −0.6745

다시 x로

x = 65 + −0.6745·10 = 58.26 점

답

x = 58.26 점
9.신뢰구간

답: 하한 = 97.7

평균에 대한 신뢰구간: x̄ ± 오차 한계. 모집단의 σ를 알면 오차 한계는 z·σ/√n이고, 표본 표준편차 s만 있으면 자유도 n − 1인 t를 써서 t·s/√n입니다. 임계값: z = 1.645 (90%), 1.96 (95%), 2.576 (99%). 오차 한계를 E 이하로 하려면 n ≥ (z·σ/E)²이 필요하며, 올림합니다.

임계값

df = n − 1 = 8, t = 1.86

오차 한계

E = 1.86·15/√9 = 9.3

구간

107 ± 9.3 → [97.7, 116.3]

답

하한 = 97.7
10.신뢰구간

답: 상한 = 15.8 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 = (7·4.5² + 13·8²)/20 = 48.69
sp = 6.978

오차 한계

E = 2.845·6.978·√(1/8 + 1/14) = 8.798

구간

7 ± 8.798 → [−1.798, 15.8]

답

상한 = 15.8 kg
11.가설 검정과 신뢰구간

답: t = −1.4

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.

표준오차

SE = 20/√64 = 20/8 = 2.5

검정통계량

t = (116.5 − 120)/2.5 = −1.4

답

t = −1.4
t0.025; df = 63 = 1.998

|t| < 1.998이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각하지 않습니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: n = 420

검정의 표본 크기: 수준 α의 단측 z 검정에서 참 이동 δ를 검정력 1 − β로 검출하려면 표준 오차가 δ = (z_α + z_β)·σ/√n을 만족해야 하므로 n = ((z_α + z_β)·σ/δ)²이고, 올림합니다.

n에 대해 풀기

n = ((1.645 + 1.282)·14/2)² = 419.8

올림하기

n = 420

답

n = 420
13.선형 회귀와 상관

답: r = 0.973

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 = 35/5 = 7
ȳ = 375/5 = 75

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 160
Syy = Σ(y − ȳ)² = 676

상관계수

r = 160/√(40·676) = 0.973

답

r = 0.973
14.선형 회귀와 상관

답: x = 10

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 = 35/5 = 7
ȳ = 378/5 = 75.6

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 152

회귀직선

b = 152/40 = 3.8
a = 75.6 − 3.8·7 = 49
ŷ = 49 + 3.8·x

x 구하기

x = (87 − 49)/3.8 = 10

답

x = 10
15.카이제곱 검정

답: χ² = 5.775

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: 100·54/180 = 30, 100·54/180 = 30, 100·72/180 = 40
교직원: 80·54/180 = 24, 80·54/180 = 24, 80·72/180 = 32

카이제곱 통계량

χ² = (23 − 30)²/30 + (31 − 30)²/30 + (46 − 40)²/40 + (31 − 24)²/24 + (23 − 24)²/24 + (26 − 32)²/32
χ² = 5.775

답

χ² = 5.775

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

16.카이제곱 검정

답: χ² = 4.708

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: 32, 48
공장 B: 40, 60
공장 C: 40, 60

카이제곱 통계량

χ² = (26 − 32)²/32 + (54 − 48)²/48 + (48 − 40)²/40 + (52 − 60)²/60 + (38 − 40)²/40 + (62 − 60)²/60
χ² = 4.708

의사 결정

df = 2, χ²crit = 9.210
4.708 < 9.210

답

χ² = 4.708

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

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