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

대략 정규분포를 이루는 등간 자료로 두 독립 집단의 평균을 비교할 때 적합한 검정은 무엇입니까?

  1. A윌콕슨 부호순위 검정
  2. B피어슨 상관
  3. C카이제곱 검정
  4. D독립표본 t검정
2.심리학 연구 방법어려움

근거 이론에서 자료 수집은 언제까지 계속됩니까?

  1. A0.05 미만의 p값을 얻을 때까지
  2. B적어도 1,000명을 면담할 때까지
  3. C이론적 포화에 도달하여 새로운 자료가 새 범주를 더하지 않을 때까지
  4. D원래 가설이 확증될 때까지
3.기술통계보통
1520253035404550

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 31, 13, 16, 54, 12, 14, 43.

n = 7
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 500, 표준편차 40인 정규분포를 따릅니다. 420보다 작은 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 500σ = 40x = 420
P =
5.확률보통
P(적어도 한 번 6) = ??1?2매 던지기에서 P(6) = 1/6

공정한 주사위를 2번 던집니다. 6이 적어도 한 번 나올 확률 P는 얼마일까요?

n = 2
P =
6.확률어려움
xp(x)10.0520.2530.3540.250.15μ

X의 분포가 표와 같고 Y = 10X + 20입니다. Y의 표준편차 σY을(를) 구하시오.

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0.05, 0.25, 0.35, 0.2, 0.15Y = 10X + 20
σY =
7.정규분포보통
−3−2−10123zz의 오른쪽 색칠한 넓이 = 0.0329

표준 정규 곡선 아래에서 z의 오른쪽 색칠한 넓이가 0.0329이 되도록 z를 끌어 놓으세요. z을 소수 둘째 자리까지 구하세요.

A = 0.0329
z =
8.정규분포어려움
μ = 250x = ?25%

봉지 무게은(는) 평균 250 g, 표준편차 5 g인 정규분포를 따릅니다. 전체의 25%가 그 아래에 있는 값 x(25 백분위수)을(를) 구하세요.

μ = 250σ = 5P = 25%
x = g
9.신뢰구간보통
x̄E₁ = 1.895%, n = 25x̄E₂ = ?95%, n = 50

관측값 25개와 알려진 σ에 근거한 평균의 95% 신뢰구간의 오차 한계는 1.8이다. 같은 연구에서 관측값을 50개로 하면 오차 한계 E₂은(는) 얼마인가?

95%n₁ = 25E₁ = 1.8n₂ = 50
E₂ =
10.신뢰구간어려움
σ = 20, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2.595%

모표준편차는 20입니다. 평균에 대한 95% 신뢰구간의 오차 한계가 2.5 이하가 되려면 표본 크기 n이(가) 얼마나 커야 할까요?

σ = 20E = 2.595%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
t −1.99801.998

학생 64명 표본의 평균 점수는 53.6, 표본 표준편차는 12입니다. H₀: μ = 50에 대한 검정통계량 t를 구하세요.

μ₀ = 50x̄ = 53.6s = 12n = 64
t =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 5α = 0.01βσ = 13, 검정력 90%, n = ?

α = 0.01의 단측 z 검정이 평균의 5단위 이동을 검정력 90%로 검출해야 한다. 표준 편차는 13이다. 최소 표본 크기 n을(를) 구하시오.

α = 0.01검정력 = 90%δ = 5σ = 13zα = 2.326zβ = 1.282
n =
13.선형 회귀와 상관보통
xy245351456559663772xy246506070

표에는 x = 광고비(k€), y = 매출(k€)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 그 합들이 주어져 있습니다. 이 합들로 피어슨 상관계수 r을(를) 구하세요.

n = 6Σx = 27Σy = 346Σx² = 139Σy² = 20396Σxy = 1644
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy155918622185248727102xy1520256080100ŷ = 96

표에는 x = 기온(°C), y = 아이스크림 판매량의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 직선이 ŷ = 96을(를) 예측하는 값 x은(는) 얼마인가요?

n = 5ŷ = 96
x =
15.카이제곱 검정보통
버스자전거자동차합계학생29432597교직원27172367합계566048164

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

행 합계 = 67열 합계 = 60N = 164
E =
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

행 2개, 열 3개(합계 제외)인 분할표로 카이제곱 독립성 검정을 합니다. 표를 이용해 유의수준 α = 0.01에서 임곗값 χ²crit을(를) 구하세요.

α = 0.01
χ²crit =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: D · 독립표본 t검정

이것이 답인 이유

독립표본 t검정은 두 집단의 평균을 비교합니다. 카이제곱은 빈도에, 윌콕슨은 비모수 자료의 대응 표본에 씁니다.

답

D · 독립표본 t검정
2.심리학 연구 방법

답: C · 이론적 포화에 도달하여 새로운 자료가 새 범주를 더하지 않을 때까지

이것이 답인 이유

근거 이론은 자료를 수집하고 부호화하는 것을 함께 하면서 귀납적으로 이론을 발전시키며, 새로운 자료가 더 이상 범주를 발전시키지 않으면 표집을 멈춥니다.

답

C · 이론적 포화에 도달하여 새로운 자료가 새 범주를 더하지 않을 때까지
3.기술통계

답: s = 16.87

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 = 183/7 = 26.14

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = 4.857² + (−13.14)² + (−10.14)² + 27.86² + (−14.14)² + (−12.14)² + 16.86² = 1707

표준편차

s = √(1707/6) = 16.87

답

s = 16.87
4.기술통계

답: P = 0.02275

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) = 0.02275
P = 0.02275

답

P = 0.02275
5.확률

답: P = 0.3056

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)2 = 0.6944
P = 1 − 0.6944 = 0.3056

답

P = 0.3056
6.확률

답: σY = 11.08

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.

X의 퍼짐

μ = 3.15, Var(X) = 1.228, σX = 1.108

일차 변환

σY = |10|·1.108 = 11.08

답

σY = 11.08

평균은 실제로 이동합니다: E(Y) = 10·3.15 + 20 = 51.5.

7.정규분포

답: z = 1.84

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 − 0.0329 = 0.9671

z-표를 거꾸로 읽기

표 안에서 0.9671을 찾아 z를 읽으세요.

z = 1.84

답

z = 1.84
8.정규분포

답: x = 246.6 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) = 0.25 → z = −0.6745

다시 x로

x = 250 + −0.6745·5 = 246.63 g

답

x = 246.63 g
9.신뢰구간

답: E₂ = 1.273

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 = (1.96/1.96)·√(25/50) = 0.7071

새 오차 한계

E₂ = 1.8·0.7071 = 1.273

답

E₂ = 1.273
10.신뢰구간

답: n = 246

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 = (1.96·20/2.5)² = 245.9

올림하기

표본 크기는 정수이고, 내림하면 오차 한계가 너무 커집니다.

n = 246

답

n = 246
11.가설 검정과 신뢰구간

답: t = 2.4

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 = 12/√64 = 12/8 = 1.5

검정통계량

t = (53.6 − 50)/1.5 = 2.4

답

t = 2.4
t0.025; df = 63 = 1.998

|t| > 1.998이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각합니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: n = 88

검정의 표본 크기: 수준 α의 단측 z 검정에서 참 이동 δ를 검정력 1 − β로 검출하려면 표준 오차가 δ = (z_α + z_β)·σ/√n을 만족해야 하므로 n = ((z_α + z_β)·σ/δ)²이고, 올림합니다.

n에 대해 풀기

n = ((2.326 + 1.282)·13/5)² = 88

올림하기

n = 88

답

n = 88
13.선형 회귀와 상관

답: r = 0.9877

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.

중심화한 합

Sxy = 1644 − 27·346/6 = 87
Sxx = 139 − 27²/6 = 17.5
Syy = 20396 − 346²/6 = 443.3

상관계수

r = 87/√(17.5·443.3) = 0.9877

답

r = 0.9877
14.선형 회귀와 상관

답: x = 25.59

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 = 105/5 = 21
ȳ = 395/5 = 79

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 333

회귀직선

b = 333/90 = 3.7
a = 79 − 3.7·21 = 1.3
ŷ = 1.3 + 3.7·x

x 구하기

x = (96 − 1.3)/3.7 = 25.59

답

x = 25.59
15.카이제곱 검정

답: E = 24.51

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 = 67·60/164 = 24.51

답

E = 24.51
16.카이제곱 검정

답: χ²crit = 9.21

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 = (2 − 1)·(3 − 1) = 2

표

χ²crit(df = 2, α = 0.01) = 9.210

답

χ²crit = 9.210

계산한 χ²이 이 값보다 크면 H₀을 기각합니다.

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