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

반복측정 설계에서 순서 효과는 무엇으로 통제할 수 있습니까?

  1. A역균형화(카운터밸런싱)
  2. B무선 표집
  3. C표본을 크게 하는 것만
  4. D단일맹검 절차
2.심리학 연구 방법어려움

공부 시간과 수면으로 시험 점수를 예측하는 다중회귀에서 R² = 0.36입니다. 이것은 무엇을 뜻합니까?

  1. A공부 시간이 시험 성공의 36%를 일으킨다
  2. B학생의 36%가 시험에 합격했다
  3. C예측변수들이 함께 시험 점수 분산의 36%를 설명한다
  4. D예측변수 간의 상관이 0.36이다
3.기술통계보통
25303540455055

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 23, 57, 42, 33, 36, 43, 28.

n = 7
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 500, 표준편차 60인 정규분포를 따릅니다. 590보다 큰 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 500σ = 60x = 590
P =
5.확률보통
xp(x)00.2510.1520.130.2540.25μ = 2.1

표의 분포에 대해 X의 표준편차 σ을(를) 구하시오.

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0.25, 0.15, 0.1, 0.25, 0.25
σ =
6.확률어려움
€p(x)−100.65100.34900.05

게임 한 판을 하는 데 €10이 듭니다. 확률 0.3로 €20을, 확률 0.05로 €500을 따고, 그렇지 않으면 아무것도 따지 못합니다. 건 돈은 돌려받지 못합니다. 한 판당 기대 순이익 E(G)을(를) 구하시오.

건 돈 = €10€20: p = 0.3€500: p = 0.05
E(G) = €
7.정규분포보통
32 min37 minX + Y?

X는 평균 12 min, 표준편차 1.5 min인 정규분포를 따르고, Y는 독립이며 평균 20 min, 표준편차 2 min인 정규분포를 따릅니다. X + Y가 37 min보다 클 확률 P을(를) 구하시오. z는 소수 둘째 자리로 반올림하시오.

μX = 12, σX = 1.5μY = 20, σY = 2X + Y > 37 min
P =
8.정규분포어려움
μ = 65x = ?97.5%

시험 점수은(는) 평균 65 점, 표준편차 10 점인 정규분포를 따릅니다. 전체의 97.5%가 그 아래에 있는 값 x(97.5 백분위수)을(를) 구하세요.

μ = 65σ = 10P = 97.5%
x = 점
9.신뢰구간보통
x̄E₁ = 7.895%, n = 100x̄E₂ = ?90%, n = 400

관측값 100개와 알려진 σ에 근거한 평균의 95% 신뢰구간의 오차 한계는 7.8이다. 관측값 400개에 근거한 90% 구간의 오차 한계 E₂은(는) 얼마인가?

95%n₁ = 100E₁ = 7.890%n₂ = 400
E₂ =
10.신뢰구간어려움
σ = 40, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2.590%

모표준편차는 40입니다. 평균에 대한 90% 신뢰구간의 오차 한계가 2.5 이하가 되려면 표본 크기 n이(가) 얼마나 커야 할까요?

σ = 40E = 2.590%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
−2.0642.064t = ?df = 24

두 교수법을 비교한다. 집단 1: 학생 18명, 평균 점수 98.5, 표준 편차 8. 집단 2: 학생 8명, 평균 점수 95.8, 표준 편차 11. 모집단 분산이 같다고 가정하고 합동 이표본 t 검정을 쓴다. 차이를 x̄₁ − x̄₂(집단 1 빼기 집단 2)로 하여 H₀: μ₁ = μ₂에 대한 검정 통계량 t을(를) 구하시오.

n₁ = 18x̄₁ = 98.5s₁ = 8n₂ = 8x̄₂ = 95.8s₂ = 11
t =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
z −1.9601.96

측정값 81개의 표본 평균은 76.3입니다. 모표준편차는 5입니다. 평균에 대한 95% 신뢰구간의 상한 U를 구하세요.

x̄ = 76.3σ = 5n = 8195%
U =
13.선형 회귀와 상관보통
xy12422431941651468xy24610152025

표에는 x = 자동차 연식(년), y = 가격(k€)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선의 결정계수 r²을(를) 구하세요.

n = 6
r² =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy361467568675787xy4660708090ŷ = 63

표에는 x = 공부 시간, y = 시험 점수의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 직선이 ŷ = 63을(를) 예측하는 값 x은(는) 얼마인가요?

n = 5ŷ = 63
x =
15.카이제곱 검정보통
버스자전거자동차합계학생42182989교직원41193494합계833763183

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

행 합계 = 94열 합계 = 37N = 183
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 3개, 열 4개(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: A · 역균형화(카운터밸런싱)

이것이 답인 이유

역균형화는 연습 효과와 피로 효과를 조건들에 고르게 분배합니다.

답

A · 역균형화(카운터밸런싱)
2.심리학 연구 방법

답: C · 예측변수들이 함께 시험 점수 분산의 36%를 설명한다

이것이 답인 이유

R²는 결과의 변산 중 모든 예측변수가 함께 설명하는 양을 보여 줍니다. 인과관계를 확립하지는 않습니다.

답

C · 예측변수들이 함께 시험 점수 분산의 36%를 설명한다
3.기술통계

답: s = 11.21

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 = 262/7 = 37.43

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = (−14.43)² + 19.57² + 4.571² + (−4.429)² + (−1.429)² + 5.571² + (−9.429)² = 753.7

표준편차

s = √(753.7/6) = 11.21

답

s = 11.21
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: σ = 1.546

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.

평균

μ = 0·0.25 + 1·0.15 + 2·0.1 + 3·0.25 + 4·0.25 = 2.1

제곱의 평균

E(X²) = 0·0.25 + 1·0.15 + 4·0.1 + 9·0.25 + 16·0.25 = 6.8

분산

Var(X) = 6.8 − 2.1² = 2.39
σ = √2.39 = 1.546

답

σ = 1.546
6.확률

답: E(G) = 21 €

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: 10 (p = 0.3), 490 (p = 0.05), −10 (p = 0.65)

기댓값

E(G) = 10·0.3 + 490·0.05 − 10·0.65 = 21 €

답

E(G) = 21 €

양수는 평균적으로 돈을 딴다는 뜻입니다.

7.정규분포

답: P = 0.02275

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.

합의 분포

μ = 32 min, σ = √(1.5² + 2²) = 2.5 min

표준화하기

z = (37 − 32)/2.5 = 2

위쪽 꼬리

P = 1 − Φ(2) = 1 − 0.9772 = 0.02275

답

P = 0.02275
8.정규분포

답: x = 84.6 점

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) = 0.975 → z = 1.96

다시 x로

x = 65 + 1.96·10 = 84.6 점

답

x = 84.6 점
9.신뢰구간

답: E₂ = 3.273

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 = (1.645/1.96)·√(100/400) = 0.4196

새 오차 한계

E₂ = 7.8·0.4196 = 3.273

답

E₂ = 3.273
10.신뢰구간

답: n = 693

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 = (1.645·40/2.5)² = 692.7

올림하기

표본 크기는 정수이고, 내림하면 오차 한계가 너무 커집니다.

n = 693

답

n = 693
11.가설 검정과 신뢰구간

답: t = 0.7077

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.

합동 분산

sp² = (17·8² + 7·11²)/24 = 80.63
sp = 8.979

표준오차

SE = 8.979·√(1/18 + 1/8) = 3.815

검정통계량

t = (98.5 − 95.8)/3.815 = 0.7077

답

t = 0.7077

df = 24에서 양측 5% 임곗값은 2.064입니다. |t|가 더 작으므로 H₀를 기각하지 않습니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: U = 77.39

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.

오차 한계

E = 1.96·5/√81 = 1.089

구간 끝값

U = 76.3 + 1.089 = 77.39

답

U = 77.39
13.선형 회귀와 상관

답: r² = 0.9526

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 = 105/6 = 17.5

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −56.5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 191.5

결정계수

r² = −56.5²/(17.5·191.5) = 0.9526

답

r² = 0.9526

y의 변동 중 약 95.26%가 직선으로 설명됩니다.

14.선형 회귀와 상관

답: x = 3.567

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 = 25/5 = 5
ȳ = 358/5 = 71.6

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 60

회귀직선

b = 60/10 = 6
a = 71.6 − 6·5 = 41.6
ŷ = 41.6 + 6·x

x 구하기

x = (63 − 41.6)/6 = 3.567

답

x = 3.567
15.카이제곱 검정

답: E = 19.01

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 = 94·37/183 = 19.01

답

E = 19.01
16.카이제곱 검정

답: χ²crit = 16.81

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 = (3 − 1)·(4 − 1) = 6

표

χ²crit(df = 6, α = 0.01) = 16.812

답

χ²crit = 16.812

계산한 χ²이 이 값보다 크면 H₀을 기각합니다.

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