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

어떤 연구가 사전 등록(preregistered)되었습니다. 이것은 무엇을 뜻합니까?

  1. A결과가 출판 전에 독립된 두 번째 통계학자의 점검과 승인을 받았다
  2. B가설, 방법, 분석 계획이 자료 수집 전에 공개적으로 기록되었다
  3. C연구가 이미 발표되었다
  4. D참가자가 온라인으로 동의를 등록했다
2.심리학 연구 방법어려움

밀그램의 복종 연구에서 참가자들은 실제로 전기 충격을 가한다고 믿었습니다. 가장 직접적으로 제기되는 윤리적 문제는 무엇이며, 부분적으로 어떻게 다루어졌습니까?

  1. A통제집단의 결여, 참가자를 조건에 무선 배정하여 다룸
  2. B기만과 잠재적 고통, 철저한 디브리핑으로 다룸
  3. C아동 참여, 부모 동의로 다룸
  4. D비밀 보장 결여, 이름을 공개하여 다룸
3.기술통계보통
253035404550

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 26, 25, 54, 43, 25, 53.

n = 6
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 50, 표준편차 8인 정규분포를 따릅니다. 62보다 큰 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 50σ = 8x = 62
P =
5.확률보통
빨강: 4파랑: 5

주머니에 빨간 공 4개와 파란 공 5개가 있습니다. 첫 공을 다시 넣지 않고 두 개를 꺼냅니다. 두 공이 모두 빨간 공일 확률 P는 얼마일까요?

4 / 5
P =
6.확률어려움
€p(x)−50.750.252450.05

게임 한 판을 하는 데 €5이 듭니다. 확률 0.25로 €10을, 확률 0.05로 €250을 따고, 그렇지 않으면 아무것도 따지 못합니다. 건 돈은 돌려받지 못합니다. 한 판당 기대 순이익 E(G)을(를) 구하시오.

건 돈 = €5€10: p = 0.25€250: p = 0.05
E(G) = €
7.정규분포보통
−3−2−10123z−z와 z 사이의 색칠한 넓이 = 0.9181

표준 정규 곡선 아래에서 −z와 z 사이의 색칠한 넓이가 0.9181이 되도록 z를 끌어 놓으세요. z을 소수 둘째 자리까지 구하세요.

A = 0.9181
z =
8.정규분포어려움
10 cm0X − Y?

한 집단에서 남성의 키 X와 여성의 키 Y은(는) 독립이며 정규분포를 따릅니다. X는 평균 180 cm, 표준편차 10 cm이고 Y는 평균 170 cm, 표준편차 12 cm입니다. X가 Y보다 클 확률 P을(를) 구하시오. z는 소수 둘째 자리로 반올림하시오.

μX = 180 cm, σX = 10 cmμY = 170 cm, σY = 12 cm
P =
9.신뢰구간보통
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E99%

두 휴대전화 모델의 배터리 수명을 비교한다. 모델 1: 휴대전화 50대, 평균 45.5 h, 알려진 표준 편차 9 h. 모델 2: 휴대전화 80대, 평균 34 h, 알려진 표준 편차 7 h. μ₁ − μ₂에 대한 99% 신뢰구간의 상한을 구하시오.

n₁ = 50x̄₁ = 45.5 hσ₁ = 9 hn₂ = 80x̄₂ = 34 hσ₂ = 7 h99%
상한 = h
10.신뢰구간어려움
p ≈ 0.8, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0290%

예비 연구에 따르면 제품의 약 0.8이(가) 불량이다. 비율에 대한 90% 신뢰구간의 오차 한계가 최대 0.02이(가) 되려면 제품을 몇 개 n 검사해야 하는가?

p ≈ 0.8E = 0.0290%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
−1.961.96z = ?

두 생산 라인이 같은 부품을 만든다. 라인 1: 부품 80개 표본의 평균 길이는 114 mm이고, 라인의 알려진 표준 편차는 11 mm이다. 라인 2: 부품 80개 표본의 평균은 111.1 mm, 알려진 표준 편차는 6 mm이다. 차이를 x̄₁ − x̄₂(라인 1 빼기 라인 2)로 하여 H₀: μ₁ = μ₂에 대한 검정 통계량 z을(를) 구하시오.

n₁ = 80x̄₁ = 114 mmσ₁ = 11 mmn₂ = 80x̄₂ = 111.1 mmσ₂ = 6 mm
z =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
σ = 10, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1.599%

평균에 대한 99% 신뢰구간의 오차 한계가 1.5 이하가 되려면 표본이 얼마나 커야 할까요? 표준편차는 10입니다. 최소 표본 크기 n를 구하세요.

σ = 10E = 1.599%
n =
13.선형 회귀와 상관보통
xy146717822091231162612429140xy15202530100

표에는 x = 기온(°C), y = 아이스크림 판매량의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 피어슨 상관계수 r을(를) 구하세요.

n = 6
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy242352450551657xy246455055ŷ = 52

표에는 x = 공부 시간, y = 시험 점수의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 직선이 ŷ = 52을(를) 예측하는 값 x은(는) 얼마인가요?

n = 5ŷ = 52
x =
15.카이제곱 검정보통
버스자전거자동차합계학생20151752교직원413828107합계615345159

분할표는 관측 도수를 보여 줍니다. 카이제곱 독립성 검정을 위해 칸 “학생, 자동차”의 기대 도수 E을(를) 구하세요.

행 합계 = 52열 합계 = 45N = 159
E =
16.카이제곱 검정어려움
예아니요합계18–30세811910031–50세45156051세 이상6931100합계19565260dfα = 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 = 2603 × 2α = 0.05
χ² =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: B · 가설, 방법, 분석 계획이 자료 수집 전에 공개적으로 기록되었다

이것이 답인 이유

사전 등록은 확증적 분석과 탐색적 분석을 구분하고 p-해킹과 HARKing 같은 관행을 줄입니다.

답

B · 가설, 방법, 분석 계획이 자료 수집 전에 공개적으로 기록되었다
2.심리학 연구 방법

답: B · 기만과 잠재적 고통, 철저한 디브리핑으로 다룸

이것이 답인 이유

참가자들은 충격에 대해 기만당했고 많은 사람이 큰 스트레스를 보였습니다. 밀그램은 참가자에게 디브리핑을 하고 "학습자"를 만나게 했으며, 추후 조사에서 대부분이 참여해서 다행이라고 답했지만 그 윤리성은 여전히 논쟁 중입니다.

답

B · 기만과 잠재적 고통, 철저한 디브리핑으로 다룸
3.기술통계

답: s = 14.05

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 = 226/6 = 37.67

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = (−11.67)² + (−12.67)² + 16.33² + 5.333² + (−12.67)² + 15.33² = 987.3

표준편차

s = √(987.3/5) = 14.05

답

s = 14.05
4.기술통계

답: P = 0.06681

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) = 0.9332
P = 1 − 0.9332 = 0.06681

답

P = 0.06681
5.확률

답: P = 0.1667

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.

첫 번째와 두 번째 꺼내기

P = 4/9 · 3/8 = 12/72 = 0.1667

답

P = 0.1667
6.확률

답: E(G) = 10 €

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: 5 (p = 0.25), 245 (p = 0.05), −5 (p = 0.7)

기댓값

E(G) = 5·0.25 + 245·0.05 − 5·0.7 = 10 €

답

E(G) = 10 €

양수는 평균적으로 돈을 딴다는 뜻입니다.

7.정규분포

답: z = 1.74

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 + 0.9181)/2 = 0.9591

z-표를 거꾸로 읽기

표 안에서 0.9591을 찾아 z를 읽으세요.

z = 1.74

답

z = 1.74
8.정규분포

답: P = 0.7389

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 = 180 − 170 = 10 cm, σ = 15.62 cm

표준화하기

z = (0 − 10)/15.62 = −0.64

확률

P = 1 − Φ(−0.64) = 0.7389

답

P = 0.7389
9.신뢰구간

답: 상한 = 15.35 h

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.

점추정값

x̄₁ − x̄₂ = 45.5 − 34 = 11.5

표준오차

SE = √(9²/50 + 7²/80) = 1.494

오차 한계

E = 2.576·1.494 = 3.849

구간

11.5 ± 3.849 → [7.651, 15.35]

답

상한 = 15.35 h

구간이 0을 포함하지 않으므로 두 평균은 유의하게 다릅니다.

10.신뢰구간

답: n = 1083

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 = 1.645²·0.8·0.2/0.02² = 1082

올림하기

n = 1083

답

n = 1083
11.가설 검정과 신뢰구간

답: z = 2.07

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 = √(11²/80 + 6²/80) = √1.962 = 1.401

검정통계량

z = (114 − 111.1)/1.401 = 2.07

답

z = 2.07

|z| > 1.96이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각합니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: n = 295

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 = (2.576·10/1.5)² = 294.9

올림하기

n = 295

답

n = 295
13.선형 회귀와 상관

답: r = 0.9928

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 = 620/6 = 103.3

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 774
Syy = Σ(y − ȳ)² = 3859

상관계수

r = 774/√(157.5·3859) = 0.9928

답

r = 0.9928
14.선형 회귀와 상관

답: x = 4.552

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 = 20/5 = 4
ȳ = 252/5 = 50.4

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 29

회귀직선

b = 29/10 = 2.9
a = 50.4 − 2.9·4 = 38.8
ŷ = 38.8 + 2.9·x

x 구하기

x = (52 − 38.8)/2.9 = 4.552

답

x = 4.552
15.카이제곱 검정

답: E = 14.72

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

E = 52·45/159 = 14.72

답

E = 14.72
16.카이제곱 검정

답: χ² = 3.84

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

18–30세: 75, 25
31–50세: 45, 15
51세 이상: 75, 25

카이제곱 통계량

χ² = (81 − 75)²/75 + (19 − 25)²/25 + (45 − 45)²/45 + (15 − 15)²/15 + (69 − 75)²/75 + (31 − 25)²/25
χ² = 3.84

의사 결정

df = 2, χ²crit = 5.991
3.84 < 5.991

답

χ² = 3.84

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

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