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. A68%
  2. B99.7%
  3. C50%
  4. D95%
2.심리학 연구 방법어려움

어떤 연구에서 한 질문지가 같은 구성개념을 측정하는 공인된 검사와 강한 상관을 보였습니다. 이것이 지지하는 것은 무엇입니까?

  1. A생태학적 타당도
  2. B공인 타당도(동시 타당도)
  3. C안면 타당도
  4. D검사-재검사 신뢰도
3.기술통계보통
3540455055

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 47, 32, 42, 51, 49, 55, 57.

n = 7
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

시험 점수는 평균 170, 표준편차 20인 정규분포를 따릅니다. 195점의 z점수 z를 구하세요.

μ = 170σ = 20x = 195
z =
5.확률보통
n = 9k = 3N = ?

9명 중에서 3명으로 된 위원회를 뽑는 방법 N은 몇 가지일까요? 순서는 상관없습니다.

n = 9k = 3
N =
6.확률어려움
n = 12, p = 0.5: P(X = 1) = ?k0123456789101112

어떤 시험에 객관식 문제가 12개 있습니다. 찍어서 푸는 학생은 각 문제를 독립적으로 확률 0.5로 맞힙니다. 정확히 1개를 맞힐 확률 P는 얼마일까요?

n = 12p = 0.5k = 1
P =
7.정규분포보통
−3−2−10123z−z와 z 사이의 색칠한 넓이 = 0.6970

표준 정규 곡선 아래에서 −z와 z 사이의 색칠한 넓이가 0.6970이 되도록 z를 끌어 놓으세요. z을 소수 둘째 자리까지 구하세요.

A = 0.6970
z =
8.정규분포어려움
0.03 mm0D − d?

구멍 지름 D는 평균 25.03 mm, 표준편차 0.01 mm인 정규분포를 따릅니다. 축 지름 d는 독립이며 평균 25 mm, 표준편차 0.015 mm인 정규분포를 따릅니다. 무작위로 고른 축은 D − d > 0일 때 끼워집니다. 끼워질 확률 P을(를) 구하시오. z는 소수 둘째 자리로 반올림하시오.

구멍: μ = 25.03 mm, σ = 0.01 mm축: μ = 25 mm, σ = 0.015 mm
P =
9.신뢰구간보통
n = 15, sd​ = 50LUd̄ = 8.5E = ?90%

환자 15명의 혈압을 치료 전후에 측정한다. 차이 d = 전 − 후(mmHg)의 평균은 8.5, 표준 편차는 5이다. 평균 차이에 대한 90% 신뢰구간의 오차 한계 E을(를) 구하시오.

n = 15d̄ = 8.5sd = 590%t(14) = 1.761
E = mmHg
10.신뢰구간어려움
n = 25σ = ?Us = 7.595%

기계 가공한 축 25개의 지름의 표본 표준 편차는 7.5 µm이다. 지름이 정규 분포를 따른다고 가정하고, 모집단 표준 편차에 대한 95% 신뢰구간의 하한 σ을(를) 구하시오. df = 24에서 χ² 분포의 2.5%는 12.401 아래에, 2.5%는 39.364 위에 있다.

n = 25s = 7.5 µmχ² = 12.401, 39.364
σ = µm
11.가설 검정과 신뢰구간보통
−2.2012.201t = ?df = 11

직원 12명이 교육 과정 전후에 타자 시험을 본다. 각 사람에 대해 차이 d = 후 − 전(분당 단어 수)을 기록한다. 평균 차이는 0.95, 차이의 표준 편차는 1.1이다. H₀: μd = 0에 대한 대응 검정 통계량 t을(를) 구하시오.

n = 12d̄ = 0.95sd = 1.1
t =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
μ₀x̄c

H₀: μ = 100 대 H₁: μ < 100의 단측 z 검정을 표본 크기 25, α = 0.01에서 실시한다. 표준 편차는 5로 알려져 있다. 실제 평균은 97.9이다. 제2종 오류의 확률 β을(를) 퍼센트로 구하시오.

μ₀ = 100μ = 97.9σ = 5n = 25α = 0.01
β = %
13.선형 회귀와 상관보통
xy129226323423522620xy246202530

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

n = 6Σx = 21Σy = 143Σx² = 91Σy² = 3459Σxy = 472
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy294146188281030xy510102030x = 9

표에는 x = 하중(kN), y = 늘음량(mm)의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. x = 9일 때 ŷ을(를) 예측하세요.

n = 5x = 9
ŷ =
15.카이제곱 검정보통
버스자전거자동차합계학생27321574교직원404332115합계677547189

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

행 합계 = 115열 합계 = 47N = 189
E =
16.카이제곱 검정어려움
합격불합격합계1라인3010402라인3743803라인532780합계12080200dfα = 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 = 2003 × 2α = 0.05
χ² =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: A · 68%

이것이 답인 이유

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

답

A · 68%
2.심리학 연구 방법

답: B · 공인 타당도(동시 타당도)

이것이 답인 이유

공인 타당도는 새로운 측정이 거의 같은 시점에 실시한 공인된 측정과 일치할 때 입증됩니다.

답

B · 공인 타당도(동시 타당도)
3.기술통계

답: s = 8.482

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 = 333/7 = 47.57

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = (−0.5714)² + (−15.57)² + (−5.571)² + 3.429² + 1.429² + 7.429² + 9.429² = 431.7

표준편차

s = √(431.7/6) = 8.482

답

s = 8.482
4.기술통계

답: z = 1.25

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.

표준화하기

z = (195 − 170)/20 = 1.25

답

z = 1.25
5.확률

답: N = 84

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(9, 3) = (9·8·7)/(3·2·1) = 84

답

N = 84
6.확률

답: P = 0.00293

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.

이항분포 공식

P(X = 1) = 12·0.51·0.511 = 12·0.5·0.0004883 = 0.00293

답

P = 0.00293
7.정규분포

답: z = 1.03

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 + 0.6970)/2 = 0.8485

z-표를 거꾸로 읽기

표 안에서 0.8485을 찾아 z를 읽으세요.

z = 1.03

답

z = 1.03
8.정규분포

답: P = 0.9515

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 = 25.03 − 25 = 0.03 mm, σ = 0.01803 mm

표준화하기

z = (0 − 0.03)/0.01803 = −1.66

확률

P = 1 − Φ(−1.66) = 0.9515

답

P = 0.9515
9.신뢰구간

답: E = 2.273 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 = 1.761

오차 한계

E = 1.761·5/√15 = 2.273

답

E = 2.273 mmHg
10.신뢰구간

답: σ = 5.856 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 = 24·7.5² = 1350

σ²의 한계

1350/39.364 = 34.3
1350/12.401 = 108.9

σ의 한계

σ = √34.3 = 5.856 µm

답

σ = 5.856 µm

σ의 95% 구간: [5.856, 10.43] µm.

11.가설 검정과 신뢰구간

답: t = 2.992

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

평균 차이의 표준 오차

SE = 1.1/√12 = 0.3175

검정통계량

t = 0.95/0.3175 = 2.992

답

t = 2.992

df = 11에서 양측 5% 임곗값은 2.201입니다. |t|가 더 크므로 H₀를 기각합니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: β = 58.94 %

검정력: 검정력 = 1 − β는 H₀가 거짓일 때 H₀를 기각할 확률입니다. μ₀와 z_α에서 기준값 x̄c를 구한 다음, 참 평균을 써서 x̄c 너머에 들어갈 확률을 계산합니다: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

임계 표본 평균

SE = 5/√25 = 1
x̄c = 100 − 2.326·1 = 97.67

참 평균에서의 z

z = (97.67 − 97.9)/1 = −0.226

제2종 오류

검정력 = P(Z < −0.226) = 41.06%
β = 100% − 41.06% = 58.94%

답

β = 58.94%
13.선형 회귀와 상관

답: r = −0.9555

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 = 472 − 21·143/6 = −28.5
Sxx = 91 − 21²/6 = 17.5
Syy = 3459 − 143²/6 = 50.83

상관계수

r = −28.5/√(17.5·50.83) = −0.9555

답

r = −0.9555
14.선형 회귀와 상관

답: ŷ = 28.2

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 = 99/5 = 19.8

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 112

회귀직선

b = 112/40 = 2.8
a = 19.8 − 2.8·6 = 3
ŷ = 3 + 2.8·x

예측

ŷ = 3 + 2.8·9 = 28.2

답

ŷ = 28.2
15.카이제곱 검정

답: E = 28.6

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 = 115·47/189 = 28.6

답

E = 28.6
16.카이제곱 검정

답: χ² = 11.35

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

1라인: 24, 16
2라인: 48, 32
3라인: 48, 32

카이제곱 통계량

χ² = (30 − 24)²/24 + (10 − 16)²/16 + (37 − 48)²/48 + (43 − 32)²/32 + (53 − 48)²/48 + (27 − 32)²/32
χ² = 11.35

의사 결정

df = 2, χ²crit = 5.991
11.35 > 5.991

답

χ² = 11.35

χ²이 임곗값보다 크므로 H₀을 기각합니다. 두 변수는 관련이 있는 것으로 보입니다.

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