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

15문항 불안 척도의 크론바흐 알파가 0.88이라는 것은 무엇을 나타냅니까?

  1. A문항들의 내적 일관성이 좋다
  2. B척도가 불안에 유의한 효과를 준다
  3. C점수가 6개월 동안 안정적이다
  4. D척도가 미래의 불안을 잘 예측한다
2.심리학 연구 방법어려움

연구의 표본 크기를 늘리면 가장 직접적으로 어떻게 됩니까?

  1. A실제 효과를 탐지할 통계적 검정력이 높아진다
  2. B효과가 있다면 통계적으로 유의한 결과를 보장한다
  3. C효과 크기가 커진다
  4. D표본의 모든 편향이 사라진다
3.기술통계보통
2530354045505560

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 23, 56, 46, 60, 34, 36.

n = 6
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 60, 표준편차 5인 정규분포를 따릅니다. 70보다 작은 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 60σ = 5x = 70
P =
5.확률보통
P(적어도 한 번 6) = ??1?2?3?4?5?6?7?8매 던지기에서 P(6) = 1/6

공정한 주사위를 8번 던집니다. 6이 적어도 한 번 나올 확률 P는 얼마일까요?

n = 8
P =
6.확률어려움
n = 8, p = 0.1: P(X ≤ 1) = ?k012345678

부품 8개를 시험하며, 각 부품은 독립적으로 확률 0.1로 고장 납니다. 고장이 많아야 하나일 확률 P는 얼마일까요?

n = 8p = 0.1
P =
7.정규분포보통
105 s101.8 sX + Y?

X는 평균 60 s, 표준편차 5 s인 정규분포를 따르고, Y는 독립이며 평균 45 s, 표준편차 4 s인 정규분포를 따릅니다. X + Y가 101.8 s보다 클 확률 P을(를) 구하시오. z는 소수 둘째 자리로 반올림하시오.

μX = 60, σX = 5μY = 45, σY = 4X + Y > 101.8 s
P =
8.정규분포어려움
μ = 250x = ?80%

봉지 무게은(는) 평균 250 g, 표준편차 5 g인 정규분포를 따릅니다. 전체의 80%가 그 아래에 있는 값 x(80 백분위수)을(를) 구하세요.

μ = 250σ = 5P = 80%
x = g
9.신뢰구간보통
x̄E₁ = 5.395%, n = 64x̄E₂ = ?90%, n = 64

관측값 64개와 알려진 σ에 근거한 평균의 95% 신뢰구간의 오차 한계는 5.3이다. 같은 자료로 90% 구간을 만들면 오차 한계 E₂은(는) 얼마인가?

95%n₁ = 64E₁ = 5.390%
E₂ =
10.신뢰구간어려움
p ≈ 0.4, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0490%

예비 연구에 따르면 제품의 약 0.4이(가) 불량이다. 비율에 대한 90% 신뢰구간의 오차 한계가 최대 0.04이(가) 되려면 제품을 몇 개 n 검사해야 하는가?

p ≈ 0.4E = 0.0490%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
2.38p = ?

모집단의 평균은 80이라고 주장되며, 모집단의 표준 편차는 10로 알려져 있다. 관측값 25개의 확률 표본의 평균은 84.76이다. H₀: μ = 80 대 H₁: μ > 80을(를) 검정하시오. p값 p을(를) 구하시오.

μ₀ = 80σ = 10n = 25x̄ = 84.76H₁: μ > μ₀
p =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
σ = 4, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1.595%

평균에 대한 95% 신뢰구간의 오차 한계가 1.5 이하가 되려면 표본이 얼마나 커야 할까요? 표준편차는 4입니다. 최소 표본 크기 n를 구하세요.

σ = 4E = 1.595%
n =
13.선형 회귀와 상관보통
xy2394496558621071xy51040506070

표에는 x = 광고비(k€), y = 매출(k€)의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 피어슨 상관계수 r을(를) 구하세요.

n = 5
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy22343264184910541258xy5104060x = 3

표에는 x = 광고비(k€), y = 매출(k€)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 새 관측값 (3, 24)이(가) 얻어졌습니다. 잔차 e = y − ŷ를 구하세요.

n = 6(3, 24)
e =
15.카이제곱 검정보통
기침 있음기침 없음합계흡연자303060비흡연자611980합계9149140

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

N = 1402 × 2
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 8개 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 · 문항들의 내적 일관성이 좋다

이것이 답인 이유

크론바흐 알파는 내적 일관성을 추정하며, 보통 약 0.7 이상이면 수용 가능하다고 봅니다. 그 자체로 타당도를 보여 주지는 않습니다.

답

A · 문항들의 내적 일관성이 좋다
2.심리학 연구 방법

답: A · 실제 효과를 탐지할 통계적 검정력이 높아진다

이것이 답인 이유

표본이 클수록 표준오차가 줄어 검정력이 높아집니다. 그러나 실제 효과 크기는 변하지 않으며 체계적 편향도 사라지지 않습니다.

답

A · 실제 효과를 탐지할 통계적 검정력이 높아진다
3.기술통계

답: s = 14.11

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 = 255/6 = 42.5

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = (−19.5)² + 13.5² + 3.5² + 17.5² + (−8.5)² + (−6.5)² = 995.5

표준편차

s = √(995.5/5) = 14.11

답

s = 14.11
4.기술통계

답: P = 0.9772

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 = 2

표준정규분포표

Φ(2) = 0.9772
P = 0.9772

답

P = 0.9772
5.확률

답: P = 0.7674

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)8 = 0.2326
P = 1 − 0.2326 = 0.7674

답

P = 0.7674
6.확률

답: P = 0.8131

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) = 0.98 = 0.4305
P(X = 1) = 8·0.1·0.97 = 0.3826

더하기

P = 0.4305 + 0.3826 = 0.8131

답

P = 0.8131
7.정규분포

답: P = 0.6915

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.

합의 분포

μ = 105 s, σ = √(5² + 4²) = 6.403 s

표준화하기

z = (101.8 − 105)/6.403 = −0.5

위쪽 꼬리

P = 1 − Φ(−0.5) = 1 − 0.3085 = 0.6915

답

P = 0.6915
8.정규분포

답: x = 254.2 g

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) = 0.8 → z = 0.8416

다시 x로

x = 250 + 0.8416·5 = 254.21 g

답

x = 254.21 g
9.신뢰구간

답: E₂ = 4.448

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)·√(64/64) = 0.8393

새 오차 한계

E₂ = 5.3·0.8393 = 4.448

답

E₂ = 4.448
10.신뢰구간

답: n = 406

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0.5, which gives the largest n.

n에 대해 풀기

n = 1.645²·0.4·0.6/0.04² = 405.9

올림하기

n = 406

답

n = 406
11.가설 검정과 신뢰구간

답: p = 0.008656

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 = 10/√25 = 2
z = (84.76 − 80)/2 = 2.38

꼬리 면적

Φ(2.38) = 0.9913
1 − Φ(2.38) = 0.0087

p값

p = 0.008656

답

p = 0.008656

p ≤ 0.05이므로 5% 수준에서 H₀를 기각합니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: n = 28

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 = (1.96·4/1.5)² = 27.32

올림하기

n = 28

답

n = 28
13.선형 회귀와 상관

답: r = 0.9967

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 = 276/5 = 55.2

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 154
Syy = Σ(y − ȳ)² = 596.8

상관계수

r = 154/√(40·596.8) = 0.9967

답

r = 0.9967
14.선형 회귀와 상관

답: e = −4.605

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 = 257/6 = 42.83

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 249

회귀직선

b = 249/70 = 3.557
a = 42.83 − 3.557·7 = 17.93
ŷ = 17.93 + 3.557·x

예측값

ŷ = 17.93 + 3.557·3 = 28.6

잔차

e = 24 − 28.6 = −4.605

답

e = −4.605

점이 직선 아래쪽에 있습니다.

15.카이제곱 검정

답: χ² = 10.38

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

흡연자: 60·91/140 = 39, 60·49/140 = 21
비흡연자: 80·91/140 = 52, 80·49/140 = 28

카이제곱 통계량

χ² = (30 − 39)²/39 + (30 − 21)²/21 + (61 − 52)²/52 + (19 − 28)²/28
χ² = 10.38

답

χ² = 10.38

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

16.카이제곱 검정

답: χ²crit = 14.07

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 = 8 − 1 = 7

표

χ²crit(df = 7, α = 0.05) = 14.067

답

χ²crit = 14.067

계산한 χ²이 이 값보다 크면 H₀을 기각합니다.

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