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

한 학생이 평균 100, 표준편차 15인 검사에서 130점을 받았습니다. z점수는 얼마입니까?

  1. A0.5
  2. B3.0
  3. C2.0
  4. D1.5
2.심리학 연구 방법어려움

한 기억 연구가 모든 사람이 목록 A를 학습한 뒤 목록 B를 학습하는 반복측정 설계를 사용합니다. 목록 B의 회상이 더 좋습니다. 가장 가능성 높은 결함은 무엇입니까?

  1. A너무 큰 표본 크기
  2. B조건을 역균형화하지 않아 생긴 연습 같은 순서 효과
  3. C서열 측정 수준의 사용
  4. D집단 간 개인차
3.기술통계보통
1520253035404550

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 43, 12, 50, 45, 52.

n = 5
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 60, 표준편차 12인 정규분포를 따릅니다. 42보다 큰 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 60σ = 12x = 42
P =
5.확률보통
xp(x)00.210.1520.3530.3μ = 1.75

표의 분포에 대해 X의 분산 Var(X)을(를) 구하시오.

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0.2, 0.15, 0.35, 0.3
Var(X) =
6.확률어려움
n = 9, p = 0.4: P(X ≤ 1) = ?k0123456789

부품 9개를 시험하며, 각 부품은 독립적으로 확률 0.4로 고장 납니다. 고장이 많아야 하나일 확률 P는 얼마일까요?

n = 9p = 0.4
P =
7.정규분포보통
480582P = ?

배터리 수명은(는) 평균 500 h, 표준편차 40 h인 정규분포를 따릅니다. 480에서 582 h 사이에 있는 비율은 얼마일까요? P을(를) 소수로 답하세요.

μ = 500σ = 40x1 = 480x2 = 582
P =
8.정규분포어려움
0.04 mm0D − d?

구멍 지름 D는 평균 25.04 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 = 25.04 mm, σ = 0.015 mm축: μ = 25 mm, σ = 0.015 mm
P =
9.신뢰구간보통
x̄E₁ = 7.490%, n = 50x̄E₂ = ?90%, n = 100

관측값 50개와 알려진 σ에 근거한 평균의 90% 신뢰구간의 오차 한계는 7.4이다. 같은 연구에서 관측값을 100개로 하면 오차 한계 E₂은(는) 얼마인가?

90%n₁ = 50E₁ = 7.4n₂ = 100
E₂ =
10.신뢰구간어려움
σ = 23, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 399%

모표준편차는 23입니다. 평균에 대한 99% 신뢰구간의 오차 한계가 3 이하가 되려면 표본 크기 n이(가) 얼마나 커야 할까요?

σ = 23E = 399%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
−1.961.96z = ?

두 생산 라인이 같은 부품을 만든다. 라인 1: 부품 50개 표본의 평균 길이는 106.5 mm이고, 라인의 알려진 표준 편차는 18 mm이다. 라인 2: 부품 50개 표본의 평균은 104.7 mm, 알려진 표준 편차는 3 mm이다. 차이를 x̄₁ − x̄₂(라인 1 빼기 라인 2)로 하여 H₀: μ₁ = μ₂에 대한 검정 통계량 z을(를) 구하시오.

n₁ = 50x̄₁ = 106.5 mmσ₁ = 18 mmn₂ = 50x̄₂ = 104.7 mmσ₂ = 3 mm
z =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
z −1.9601.96

측정값 81개의 표본 평균은 500.6입니다. 모표준편차는 8입니다. 평균에 대한 95% 신뢰구간의 상한 U를 구하세요.

x̄ = 500.6σ = 8n = 8195%
U =
13.선형 회귀와 상관보통
xy361472573677782891xy46860708090

표에는 x = 공부 시간, y = 시험 점수의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선의 결정계수 r²을(를) 구하세요.

n = 6
r² =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy2841662583210421246xy5102040x = 3

표에는 x = 하중(kN), y = 늘음량(mm)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 새 관측값 (3, 16)이(가) 얻어졌습니다. 잔차 e = y − ŷ를 구하세요.

n = 6(3, 16)
e =
15.카이제곱 검정보통
예아니요합계남성3387120여성5169120합계84156240

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

N = 2402 × 2
χ² =
16.카이제곱 검정어려움
합격불합격합계1라인80201002라인791803라인6535100합계22456280dfα = 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 = 0.05에서 두 변수가 독립인지 검정하세요(연속성 수정 없음). 검정 통계량 χ²을(를) 계산한 다음 표의 임곗값과 비교하세요.

N = 2803 × 2α = 0.05
χ² =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: C · 2.0

이것이 답인 이유

(130 − 100) / 15 = 2. 이 점수는 평균보다 2 표준편차 높으며, 약 97–98%의 사람보다 높습니다.

답

C · 2.0
2.심리학 연구 방법

답: B · 조건을 역균형화하지 않아 생긴 연습 같은 순서 효과

이것이 답인 이유

모든 참가자가 같은 순서로 조건을 경험하면 향상이 목록이 아니라 연습을 반영할 수 있습니다. 역균형화(ABBA 또는 절반은 AB, 절반은 BA)가 이를 통제합니다.

답

B · 조건을 역균형화하지 않아 생긴 연습 같은 순서 효과
3.기술통계

답: s = 16.29

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 = 202/5 = 40.4

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = 2.6² + (−28.4)² + 9.6² + 4.6² + 11.6² = 1061

표준편차

s = √(1061/4) = 16.29

답

s = 16.29
4.기술통계

답: P = 0.9332

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 = −1.5

표준정규분포표

Φ(−1.5) = 0.06681
P = 1 − 0.06681 = 0.9332

답

P = 0.9332
5.확률

답: Var(X) = 1.188

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 = 0·0.2 + 1·0.15 + 2·0.35 + 3·0.3 = 1.75

제곱의 평균

E(X²) = 0·0.2 + 1·0.15 + 4·0.35 + 9·0.3 = 4.25

분산

Var(X) = 4.25 − 1.75² = 1.188

답

Var(X) = 1.188
6.확률

답: P = 0.07054

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) = 0.69 = 0.01008
P(X = 1) = 9·0.4·0.68 = 0.06047

더하기

P = 0.01008 + 0.06047 = 0.07054

답

P = 0.07054
7.정규분포

답: P = 0.6713

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 = (480 − 500)/40 = −0.5
z₂ = (582 − 500)/40 = 2.05

사이의 넓이

P = Φ(2.05) − Φ(−0.5) = 0.9798 − 0.3085 = 0.6713

답

P = 0.6713
8.정규분포

답: P = 0.9706

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 = 25.04 − 25 = 0.04 mm, σ = 0.02121 mm

표준화하기

z = (0 − 0.04)/0.02121 = −1.89

확률

P = 1 − Φ(−1.89) = 0.9706

답

P = 0.9706
9.신뢰구간

답: E₂ = 5.233

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 = (1.645/1.645)·√(50/100) = 0.7071

새 오차 한계

E₂ = 7.4·0.7071 = 5.233

답

E₂ = 5.233
10.신뢰구간

답: n = 391

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 = (2.576·23/3)² = 390

올림하기

표본 크기는 정수이고, 내림하면 오차 한계가 너무 커집니다.

n = 391

답

n = 391
11.가설 검정과 신뢰구간

답: z = 0.6975

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.

차의 표준 오차

SE = √(18²/50 + 3²/50) = √6.66 = 2.581

검정통계량

z = (106.5 − 104.7)/2.581 = 0.6975

답

z = 0.6975

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

12.가설 검정과 신뢰구간

답: U = 502.3

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.

오차 한계

E = 1.96·8/√81 = 1.742

구간 끝값

U = 500.6 + 1.742 = 502.3

답

U = 502.3
13.선형 회귀와 상관

답: r² = 0.9446

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 = 33/6 = 5.5
ȳ = 456/6 = 76

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 92
Syy = Σ(y − ȳ)² = 512

결정계수

r² = 92²/(17.5·512) = 0.9446

답

r² = 0.9446

y의 변동 중 약 94.46%가 직선으로 설명됩니다.

14.선형 회귀와 상관

답: e = 3.548

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 = 42/6 = 7
ȳ = 169/6 = 28.17

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 275

회귀직선

b = 275/70 = 3.929
a = 28.17 − 3.929·7 = 0.6667
ŷ = 0.6667 + 3.929·x

예측값

ŷ = 0.6667 + 3.929·3 = 12.45

잔차

e = 16 − 12.45 = 3.548

답

e = 3.548

점이 직선 위쪽에 있습니다.

15.카이제곱 검정

답: χ² = 5.934

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

남성: 120·84/240 = 42, 120·156/240 = 78
여성: 120·84/240 = 42, 120·156/240 = 78

카이제곱 통계량

χ² = (33 − 42)²/42 + (87 − 78)²/78 + (51 − 42)²/42 + (69 − 78)²/78
χ² = 5.934

답

χ² = 5.934

df = 1. α = 0.05에서 임곗값은 3.841이므로 H₀(독립)은 기각됩니다.

16.카이제곱 검정

답: χ² = 31.64

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

1라인: 80, 20
2라인: 64, 16
3라인: 80, 20

카이제곱 통계량

χ² = (80 − 80)²/80 + (20 − 20)²/20 + (79 − 64)²/64 + (1 − 16)²/16 + (65 − 80)²/80 + (35 − 20)²/20
χ² = 31.64

의사 결정

df = 2, χ²crit = 5.991
31.64 > 5.991

답

χ² = 31.64

χ²이 임곗값보다 크므로 H₀을 기각합니다. 두 변수는 관련이 있는 것으로 보입니다.

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