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

자료가 서열 척도이거나 분명히 정규분포가 아닐 때 두 독립 집단을 비교하는 검정은 무엇입니까?

  1. A독립표본 t검정
  2. B카이제곱 검정
  3. C맨–휘트니 U 검정
  4. D윌콕슨 부호순위 검정
2.심리학 연구 방법어려움

해석적 현상학적 분석(IPA)의 주된 목적은 무엇입니까?

  1. A텍스트에서 단어의 빈도를 세는 것
  2. B개인이 자신의 체험을 어떻게 이해하는지 탐색하는 것
  3. C반응 시간을 정확하게 측정하는 것
  4. D큰 표본으로 인과 가설을 검정하는 것
3.기술통계보통
152025303540455055

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 18, 37, 24, 17, 21, 14, 57.

n = 7
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

시험 점수는 평균 70, 표준편차 10인 정규분포를 따릅니다. 62점의 z점수 z를 구하세요.

μ = 70σ = 10x = 62
z =
5.확률보통
n = 14k = 3N = ?

14명 중에서 3명으로 된 위원회를 뽑는 방법 N은 몇 가지일까요? 순서는 상관없습니다.

n = 14k = 3
N =
6.확률어려움
n = 10, p = 0.25: P(X ≤ 1) = ?k012345678910

부품 10개를 시험하며, 각 부품은 독립적으로 확률 0.25로 고장 납니다. 고장이 많아야 하나일 확률 P는 얼마일까요?

n = 10p = 0.25
P =
7.정규분포보통
174.5185P = ?

성인 남성의 키은(는) 평균 178 cm, 표준편차 7 cm인 정규분포를 따릅니다. 174.5에서 185 cm 사이에 있는 비율은 얼마일까요? P을(를) 소수로 답하세요.

μ = 178σ = 7x1 = 174.5x2 = 185
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
n = 20, sd​ = 4.10L = ?Ud̄ = −3.3E95%

환자 20명의 혈압을 치료 전후에 측정한다. 차이 d = 전 − 후(mmHg)의 평균은 −3.3, 표준 편차는 4.1이다. 평균 차이에 대한 95% 신뢰구간의 하한을 구하시오.

n = 20d̄ = −3.3sd = 4.195%t(19) = 2.093
하한 = mmHg
10.신뢰구간어려움
σ = 9, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 399%

모표준편차는 9입니다. 평균에 대한 99% 신뢰구간의 오차 한계가 3 이하가 되려면 표본 크기 n이(가) 얼마나 커야 할까요?

σ = 9E = 399%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
2p = ?

모집단의 평균은 250이라고 주장되며, 모집단의 표준 편차는 12로 알려져 있다. 관측값 36개의 확률 표본의 평균은 254이다. H₀: μ = 250 대 H₁: μ > 250을(를) 검정하시오. p값 p을(를) 구하시오.

μ₀ = 250σ = 12n = 36x̄ = 254H₁: 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
xy178320101231202614529158xy202530100150

표에는 x = 기온(°C), y = 아이스크림 판매량의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선의 결정계수 r²을(를) 구하세요.

n = 5
r² =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy124224323419519613xy246152025x = 4.5

표에는 x = 자동차 연식(년), y = 가격(k€)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. x = 4.5일 때 ŷ을(를) 예측하세요.

n = 6x = 4.5
ŷ =
15.카이제곱 검정보통
버스자전거자동차합계학생193447100교직원8383480합계277281180

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
예아니요합계공장 A182240공장 B152540공장 C233760합계5684140dfα = 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 = 1403 × 2α = 0.01
χ² =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: C · 맨–휘트니 U 검정

이것이 답인 이유

맨–휘트니 U 검정은 서로 관련 없는 두 집단 간의 순위를 비교합니다. 윌콕슨 부호순위 검정은 관련 표본용입니다.

답

C · 맨–휘트니 U 검정
2.심리학 연구 방법

답: B · 개인이 자신의 체험을 어떻게 이해하는지 탐색하는 것

이것이 답인 이유

IPA는 작고 동질적인 표본을 깊이 연구하여 참가자가 중요한 경험을 어떻게 해석하는지 살펴보며, 연구자는 그들의 의미 부여를 다시 해석합니다.

답

B · 개인이 자신의 체험을 어떻게 이해하는지 탐색하는 것
3.기술통계

답: s = 15.25

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 = 188/7 = 26.86

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = (−8.857)² + 10.14² + (−2.857)² + (−9.857)² + (−5.857)² + (−12.86)² + 30.14² = 1395

표준편차

s = √(1395/6) = 15.25

답

s = 15.25
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 = (62 − 70)/10 = −0.8

답

z = −0.8
5.확률

답: N = 364

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(14, 3) = (14·13·12)/(3·2·1) = 364

답

N = 364
6.확률

답: P = 0.244

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) = 0.7510 = 0.05631
P(X = 1) = 10·0.25·0.759 = 0.1877

더하기

P = 0.05631 + 0.1877 = 0.244

답

P = 0.244
7.정규분포

답: P = 0.5328

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 = (174.5 − 178)/7 = −0.5
z₂ = (185 − 178)/7 = 1

사이의 넓이

P = Φ(1) − Φ(−0.5) = 0.8413 − 0.3085 = 0.5328

답

P = 0.5328
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: 하한 = −5.219 mmHg

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.

임계값

df = 19, t = 2.093

오차 한계

E = 2.093·4.1/√20 = 1.919

구간

−3.3 ± 1.919 → [−5.219, −1.381]

답

하한 = −5.219 mmHg
10.신뢰구간

답: n = 60

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 = (2.576·9/3)² = 59.72

올림하기

표본 크기는 정수이고, 내림하면 오차 한계가 너무 커집니다.

n = 60

답

n = 60
11.가설 검정과 신뢰구간

답: p = 0.02275

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 = 12/√36 = 2
z = (254 − 250)/2 = 2

꼬리 면적

Φ(2) = 0.9772
1 − Φ(2) = 0.0228

p값

p = 0.02275

답

p = 0.02275

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: r² = 0.9932

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 = 115/5 = 23
ȳ = 607/5 = 121.4

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 582
Syy = Σ(y − ȳ)² = 3789

결정계수

r² = 582²/(90·3789) = 0.9932

답

r² = 0.9932

y의 변동 중 약 99.32%가 직선으로 설명됩니다.

14.선형 회귀와 상관

답: ŷ = 18.22

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 = 21/6 = 3.5
ȳ = 122/6 = 20.33

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −37

회귀직선

b = −37/17.5 = −2.114
a = 20.33 − (−2.114)·3.5 = 27.73
ŷ = 27.73 − 2.114·x

예측

ŷ = 27.73 + (−2.114)·4.5 = 18.22

답

ŷ = 18.22
15.카이제곱 검정

답: χ² = 4.625

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: 100·27/180 = 15, 100·72/180 = 40, 100·81/180 = 45
교직원: 80·27/180 = 12, 80·72/180 = 32, 80·81/180 = 36

카이제곱 통계량

χ² = (19 − 15)²/15 + (34 − 40)²/40 + (47 − 45)²/45 + (8 − 12)²/12 + (38 − 32)²/32 + (34 − 36)²/36
χ² = 4.625

답

χ² = 4.625

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

16.카이제곱 검정

답: χ² = 0.5903

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: 16, 24
공장 B: 16, 24
공장 C: 24, 36

카이제곱 통계량

χ² = (18 − 16)²/16 + (22 − 24)²/24 + (15 − 16)²/16 + (25 − 24)²/24 + (23 − 24)²/24 + (37 − 36)²/36
χ² = 0.5903

의사 결정

df = 2, χ²crit = 9.210
0.5903 < 9.210

답

χ² = 0.5903

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

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