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

정규분포에서 점수의 약 몇 %가 평균으로부터 1 표준편차 이내에 있습니까?

  1. A95%
  2. B50%
  3. C99.7%
  4. D68%
2.심리학 연구 방법어려움

한 자기보고 척도에서 많은 진술에 동의하는 사람이 내용과 관계없이 높은 점수를 받는다는 것이 발견됩니다. 이것은 어떤 반응 편향이며 어떻게 줄일 수 있습니까?

  1. A묵종 편향, 역문항을 포함한다
  2. B순서 효과, 참가자를 역균형화한다
  3. C요구 특성, 이중맹검 설계를 사용한다
  4. D사회적 바람직성 편향, 더 큰 표본을 사용한다
3.기술통계보통
2025303540455055

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 33, 53, 23, 19, 30, 59, 27.

n = 7
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 100, 표준편차 20인 정규분포를 따릅니다. 90보다 큰 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 100σ = 20x = 90
P =
5.확률보통
n = 7k = 2N = ?

7명 중에서 2명으로 된 위원회를 뽑는 방법 N은 몇 가지일까요? 순서는 상관없습니다.

n = 7k = 2
N =
6.확률어려움
xp(x)10.2520.1530.3540.25μ

X의 분포가 표와 같고 Y = −2X + 10입니다. Y의 표준편차 σY을(를) 구하시오.

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0.25, 0.15, 0.35, 0.25Y = −2X + 10
σY =
7.정규분포보통
167.5183.6P = ?

성인 남성의 키은(는) 평균 178 cm, 표준편차 7 cm인 정규분포를 따릅니다. 167.5에서 183.6 cm 사이에 있는 비율은 얼마일까요? P을(를) 소수로 답하세요.

μ = 178σ = 7x1 = 167.5x2 = 183.6
P =
8.정규분포어려움
557085100115130145점아래 40%

IQ 점수은(는) 평균 100 점, 표준편차 15 점인 정규분포를 따릅니다. 색칠한 하위 40%가 왼쪽에 오도록 기준값을 끌어 놓으세요. 기준값 x을 구하세요.

μ = 100 점σ = 15 점40%
x = 점
9.신뢰구간보통
n = 15, sd​ = 6.30L = ?Ud̄ = 4.1E95%

환자 15명의 혈압을 치료 전후에 측정한다. 차이 d = 전 − 후(mmHg)의 평균은 4.1, 표준 편차는 6.3이다. 평균 차이에 대한 95% 신뢰구간의 하한을 구하시오.

n = 15d̄ = 4.1sd = 6.395%t(14) = 2.145
하한 = mmHg
10.신뢰구간어려움
n = 21Lσ = ?s = 1.395%

기계 가공한 축 21개의 지름의 표본 표준 편차는 1.3 µm이다. 지름이 정규 분포를 따른다고 가정하고, 모집단 표준 편차에 대한 95% 신뢰구간의 상한 σ을(를) 구하시오. df = 20에서 χ² 분포의 2.5%는 9.591 아래에, 2.5%는 34.17 위에 있다.

n = 21s = 1.3 µmχ² = 9.591, 34.17
σ = µm
11.가설 검정과 신뢰구간보통
−1.961.96z = ?

두 생산 라인이 같은 부품을 만든다. 라인 1: 부품 50개 표본의 평균 길이는 137 mm이고, 라인의 알려진 표준 편차는 10 mm이다. 라인 2: 부품 30개 표본의 평균은 129.1 mm, 알려진 표준 편차는 18 mm이다. 차이를 x̄₁ − x̄₂(라인 1 빼기 라인 2)로 하여 H₀: μ₁ = μ₂에 대한 검정 통계량 z을(를) 구하시오.

n₁ = 50x̄₁ = 137 mmσ₁ = 10 mmn₂ = 30x̄₂ = 129.1 mmσ₂ = 18 mm
z =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 2.5α = 0.01βσ = 18, 검정력 90%, n = ?

α = 0.01의 단측 z 검정이 평균의 2.5단위 이동을 검정력 90%로 검출해야 한다. 표준 편차는 18이다. 최소 표본 크기 n을(를) 구하시오.

α = 0.01검정력 = 90%δ = 2.5σ = 18zα = 2.326zβ = 1.282
n =
13.선형 회귀와 상관보통
xy2641061682610291235xy510102030

표에는 x = 하중(kN), y = 늘음량(mm)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선의 결정계수 r²을(를) 구하세요.

n = 6
r² =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy284146218301037xy51010203040x = 5

표에는 x = 하중(kN), y = 늘음량(mm)의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 새 관측값 (5, 20)이(가) 얻어졌습니다. 잔차 e = y − ŷ를 구하세요.

n = 5(5, 20)
e =
15.카이제곱 검정보통
버스자전거자동차합계학생30233386교직원23213882합계534471168

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

행 합계 = 86열 합계 = 53N = 168
E =
16.카이제곱 검정어려움

카이제곱 적합도 검정으로 7개 범주의 도수가, 같은 자료에서 평균을 추정한 푸아송 분포를 따르는지 확인합니다. 이 검정의 자유도 df은(는) 얼마인가요?

k = 7
df =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: D · 68%

이것이 답인 이유

점수의 약 68%가 ±1 SD, 약 95%가 ±2 SD, 약 99.7%가 ±3 SD 이내에 있습니다.

답

D · 68%
2.심리학 연구 방법

답: A · 묵종 편향, 역문항을 포함한다

이것이 답인 이유

묵종은 문항에 동의하는 경향입니다. 긍정 문항과 부정 문항을 섞으면 모든 것에 동의해도 더 이상 극단 점수가 나오지 않습니다.

답

A · 묵종 편향, 역문항을 포함한다
3.기술통계

답: s = 15.24

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 = 244/7 = 34.86

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = (−1.857)² + 18.14² + (−11.86)² + (−15.86)² + (−4.857)² + 24.14² + (−7.857)² = 1393

표준편차

s = √(1393/6) = 15.24

답

s = 15.24
4.기술통계

답: P = 0.6915

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 = −0.5

표준정규분포표

Φ(−0.5) = 0.3085
P = 1 − 0.3085 = 0.6915

답

P = 0.6915
5.확률

답: N = 21

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(7, 2) = (7·6)/(2·1) = 21

답

N = 21
6.확률

답: σY = 2.227

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 = 2.6, Var(X) = 1.24, σX = 1.114

일차 변환

σY = |−2|·1.114 = 2.227

답

σY = 2.227

평균은 실제로 이동합니다: E(Y) = −2·2.6 + 10 = 4.8.

7.정규분포

답: P = 0.7213

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 = (167.5 − 178)/7 = −1.5
z₂ = (183.6 − 178)/7 = 0.8

사이의 넓이

P = Φ(0.8) − Φ(−1.5) = 0.7881 − 0.06681 = 0.7213

답

P = 0.7213
8.정규분포

답: x = 96.3 점

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.

왼쪽 넓이

Φ(z) = 0.4

표에서 구한 z

z ≈ −0.25

원래 단위로 되돌리기

x = 100 − 0.25·15 = 96.3 점

답

x = 96.3 점
9.신뢰구간

답: 하한 = 0.6108 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 = 14, t = 2.145

오차 한계

E = 2.145·6.3/√15 = 3.489

구간

4.1 ± 3.489 → [0.6108, 7.589]

답

하한 = 0.6108 mmHg
10.신뢰구간

답: σ = 1.877 µm

분산의 구간: (n − 1)s²/σ²은 자유도 n − 1의 χ² 분포를 따릅니다. σ²의 95% 구간은 (n − 1)s²를 위쪽 χ² 값(그 위에 2.5%)으로 나눈 값에서 아래쪽 χ² 값(그 아래에 2.5%)으로 나눈 값까지이며, σ의 구간은 두 한계의 제곱근입니다. 이 구간은 s를 중심으로 대칭이 아닙니다.

제곱합

(n − 1)s² = 20·1.3² = 33.8

σ²의 한계

33.8/34.17 = 0.9892
33.8/9.591 = 3.524

σ의 한계

σ = √3.524 = 1.877 µm

답

σ = 1.877 µm

σ의 95% 구간: [0.9946, 1.877] µm.

11.가설 검정과 신뢰구간

답: z = 2.208

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 = √(10²/50 + 18²/30) = √12.8 = 3.578

검정통계량

z = (137 − 129.1)/3.578 = 2.208

답

z = 2.208

|z| > 1.96이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각합니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: n = 675

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)·18/2.5)² = 674.8

올림하기

n = 675

답

n = 675
13.선형 회귀와 상관

답: r² = 0.9827

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 = 122/6 = 20.33

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 212
Syy = Σ(y − ȳ)² = 653.3

결정계수

r² = 212²/(70·653.3) = 0.9827

답

r² = 0.9827

y의 변동 중 약 98.27%가 직선으로 설명됩니다.

14.선형 회귀와 상관

답: e = 1.7

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 = 110/5 = 22

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 148

회귀직선

b = 148/40 = 3.7
a = 22 − 3.7·6 = −0.2
ŷ = −0.2 + 3.7·x

예측값

ŷ = −0.2 + 3.7·5 = 18.3

잔차

e = 20 − 18.3 = 1.7

답

e = 1.7

점이 직선 위쪽에 있습니다.

15.카이제곱 검정

답: E = 27.13

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 = 86·53/168 = 27.13

답

E = 27.13
16.카이제곱 검정

답: df = 5

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 = 7 − 1 − 1 = 5

답

df = 5

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