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

미국 학부생만을 대상으로 한 연구는 무엇이 부족할 수 있습니까?

  1. A모집단 타당도
  2. B평정자 간 신뢰도
  3. C내적 일관성
  4. D내용 타당도
2.심리학 연구 방법어려움

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

  1. A제1종 오류
  2. B연령의 주효과만
  3. C약물과 연령 간의 상호작용
  4. D바닥 효과
3.기술통계보통
152025303540455055

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 37, 44, 58, 20, 49, 27, 15.

n = 7
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

시험 점수는 평균 100, 표준편차 5인 정규분포를 따릅니다. 96점의 z점수 z를 구하세요.

μ = 100σ = 5x = 96
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 = 8, p = 0.2: P(X = 4) = ?k012345678

어떤 시험에 객관식 문제가 8개 있습니다. 찍어서 푸는 학생은 각 문제를 독립적으로 확률 0.2로 맞힙니다. 정확히 4개를 맞힐 확률 P는 얼마일까요?

n = 8p = 0.2k = 4
P =
7.정규분포보통
169.6183.6P = ?

성인 남성의 키은(는) 평균 178 cm, 표준편차 7 cm인 정규분포를 따릅니다. 169.6에서 183.6 cm 사이에 있는 비율은 얼마일까요? P을(를) 소수로 답하세요.

μ = 178σ = 7x1 = 169.6x2 = 183.6
P =
8.정규분포어려움
557085100115130145점아래 30%

IQ 점수은(는) 평균 100 점, 표준편차 15 점인 정규분포를 따릅니다. 색칠한 하위 30%가 왼쪽에 오도록 기준값을 끌어 놓으세요. 기준값 x을 구하세요.

μ = 100 점σ = 15 점30%
x = 점
9.신뢰구간보통
n = 16, s = 16LUx̄ = 49E = ?95%

항목 16개의 표본 평균은 49, 표준편차는 s = 16입니다. 모집단은 대략 정규분포를 따릅니다. 평균에 대한 95% 신뢰구간의 오차 한계 E을(를) 구하세요.

n = 16x̄ = 49s = 1695%t(15) = 2.131
E =
10.신뢰구간어려움
σ = 10, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0.595%

모표준편차는 10입니다. 평균에 대한 95% 신뢰구간의 오차 한계가 0.5 이하가 되려면 표본 크기 n이(가) 얼마나 커야 할까요?

σ = 10E = 0.595%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
t −2.06402.064

학생 25명 표본의 평균 점수는 97.2, 표본 표준편차는 10입니다. H₀: μ = 100에 대한 검정통계량 t를 구하세요.

μ₀ = 100x̄ = 97.2s = 10n = 25
t =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
−1.961.96z = ?

한 임상 시험에서 치료 A를 받은 환자 80명 중 48명, 치료 B를 받은 환자 250명 중 133명이 회복한다. 합동 비율을 써서 H₀: p₁ = p₂에 대한 검정 통계량 z을(를) 구하시오.

x₁ = 48n₁ = 80x₂ = 133n₂ = 250
z =
13.선형 회귀와 상관보통
xy254106158171023xy5101020

표에는 x = 하중(kN), y = 늘음량(mm)의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선의 결정계수 r²을(를) 구하세요.

n = 5
r² =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy1437175620632371268329100xy15202530406080100ŷ = 91

표에는 x = 기온(°C), y = 아이스크림 판매량의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 직선이 ŷ = 91을(를) 예측하는 값 x은(는) 얼마인가요?

n = 6ŷ = 91
x =
15.카이제곱 검정보통
버스자전거자동차합계학생11422780교직원762740합계184854120

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
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

카이제곱 적합도 검정으로 4개 범주의 관측 도수를 완전히 지정된 기대 비율과 비교합니다(자료에서 추정한 모수 없음). 표를 이용해 유의수준 α = 0.05에서 임곗값 χ²crit을(를) 구하세요.

α = 0.05
χ²crit =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: A · 모집단 타당도

이것이 답인 이유

모집단 타당도는 외적 타당도의 한 유형입니다. 대부분 젊고, 서구적이며, 교육받은 표본은 다른 사람들을 대표하지 못할 수 있습니다.

답

A · 모집단 타당도
2.심리학 연구 방법

답: C · 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

C · 약물과 연령 간의 상호작용
3.기술통계

답: s = 15.79

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 = 250/7 = 35.71

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = 1.286² + 8.286² + 22.29² + (−15.71)² + 13.29² + (−8.714)² + (−20.71)² = 1495

표준편차

s = √(1495/6) = 15.79

답

s = 15.79
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 = (96 − 100)/5 = −0.8

답

z = −0.8
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 = 0.04588

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 = 4) = 70·0.24·0.84 = 70·0.0016·0.4096 = 0.04588

답

P = 0.04588
7.정규분포

답: P = 0.6731

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 = (169.6 − 178)/7 = −1.2
z₂ = (183.6 − 178)/7 = 0.8

사이의 넓이

P = Φ(0.8) − Φ(−1.2) = 0.7881 − 0.1151 = 0.6731

답

P = 0.6731
8.정규분포

답: x = 92.2 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) = 0.3

표에서 구한 z

z ≈ −0.52

원래 단위로 되돌리기

x = 100 − 0.52·15 = 92.2 점

답

x = 92.2 점
9.신뢰구간

답: E = 8.524

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 = 15, t = 2.131

오차 한계

E = 2.131·16/√16 = 8.524

답

E = 8.524
10.신뢰구간

답: n = 1537

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.

n에 대해 풀기

n = (1.96·10/0.5)² = 1537

올림하기

표본 크기는 정수이고, 내림하면 오차 한계가 너무 커집니다.

n = 1537

답

n = 1537
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 = 10/√25 = 10/5 = 2

검정통계량

t = (97.2 − 100)/2 = −1.4

답

t = −1.4
t0.025; df = 24 = 2.064

|t| < 2.064이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각하지 않습니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: z = 1.064

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 = 48/80 = 0.6
p̂₂ = 133/250 = 0.532
p̂ = 181/330 = 0.5485

H₀에서의 표준 오차

SE = √(0.5485·0.4515·(1/80 + 1/250)) = 0.06392

검정통계량

z = (0.6 − 0.532)/0.06392 = 1.064

답

z = 1.064

|z| < 1.96이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각하지 않습니다.

13.선형 회귀와 상관

답: r² = 0.9835

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 = 70/5 = 14

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 86
Syy = Σ(y − ȳ)² = 188

결정계수

r² = 86²/(40·188) = 0.9835

답

r² = 0.9835

y의 변동 중 약 98.35%가 직선으로 설명됩니다.

14.선형 회귀와 상관

답: x = 27.39

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 = 129/6 = 21.5
ȳ = 410/6 = 68.33

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 606

회귀직선

b = 606/157.5 = 3.848
a = 68.33 − 3.848·21.5 = −14.39
ŷ = −14.39 + 3.848·x

x 구하기

x = (91 − (−14.39))/3.848 = 27.39

답

x = 27.39
15.카이제곱 검정

답: χ² = 16.38

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: 80·18/120 = 12, 80·48/120 = 32, 80·54/120 = 36
교직원: 40·18/120 = 6, 40·48/120 = 16, 40·54/120 = 18

카이제곱 통계량

χ² = (11 − 12)²/12 + (42 − 32)²/32 + (27 − 36)²/36 + (7 − 6)²/6 + (6 − 16)²/16 + (27 − 18)²/18
χ² = 16.38

답

χ² = 16.38

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

16.카이제곱 검정

답: χ²crit = 7.815

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 = 4 − 1 = 3

표

χ²crit(df = 3, α = 0.05) = 7.815

답

χ²crit = 7.815

계산한 χ²이 이 값보다 크면 H₀을 기각합니다.

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