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

관찰 연구에서 사건 표집이란 무엇입니까?

  1. A정해진 시간 간격에만 행동을 기록하는 것
  2. B참가자가 보고한 사건만 기록하는 것
  3. C참가자를 무작위로 선택하는 것
  4. D지정된 행동이 일어날 때마다 기록하는 것
2.심리학 연구 방법어려움

"지능" 검사가 주로 사람들이 얼마나 빨리 타자를 치는지 측정합니다. 가장 분명히 부족한 타당도 유형은 무엇입니까?

  1. A구성 타당도
  2. B검사–재검사 신뢰도
  3. C평정자 간 신뢰도
  4. D내적 일관성
3.기술통계보통
10152025303540

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 41, 27, 10, 44, 13, 33, 27.

n = 7
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

시험 점수는 평균 100, 표준편차 8인 정규분포를 따릅니다. 92점의 z점수 z를 구하세요.

μ = 100σ = 8x = 92
z =
5.확률보통
xp(x)00.310.320.130.3μ = 1.4

표의 분포에 대해 X의 표준편차 σ을(를) 구하시오.

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0.3, 0.3, 0.1, 0.3
σ =
6.확률어려움
n = 7, p = 0.4: P(X ≤ 1) = ?k01234567

부품 7개를 시험하며, 각 부품은 독립적으로 확률 0.4로 고장 납니다. 고장이 많아야 하나일 확률 P는 얼마일까요?

n = 7p = 0.4
P =
7.정규분포보통
−3−2−10123zz의 오른쪽 색칠한 넓이 = 0.1922

표준 정규 곡선 아래에서 z의 오른쪽 색칠한 넓이가 0.1922이 되도록 z를 끌어 놓으세요. z을 소수 둘째 자리까지 구하세요.

A = 0.1922
z =
8.정규분포어려움
μ = 178x = ?25%

성인 남성의 키은(는) 평균 178 cm, 표준편차 7 cm인 정규분포를 따릅니다. 전체의 25%가 그 아래에 있는 값 x(25 백분위수)을(를) 구하세요.

μ = 178σ = 7P = 25%
x = cm
9.신뢰구간보통
n = 7, s = 15.5LU = ?x̄ = 104E90%

항목 7개의 표본 평균은 104, 표준편차는 s = 15.5입니다. 모집단은 대략 정규분포를 따릅니다. 평균에 대한 90% 신뢰구간의 상한을 구하세요.

n = 7x̄ = 104s = 15.590%t(6) = 1.943
상한 =
10.신뢰구간어려움
μ₁ − μ₂, t(14) = 1.7610LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

두 비료를 시험한다. 구획 집단 1: 9개 구획, 평균 수확량 22 kg, 표준 편차 7 kg. 구획 집단 2: 7개 구획, 평균 15 kg, 표준 편차 2.5 kg. 분산이 같다고 가정한다(합동 t, df = n₁ + n₂ − 2). μ₁ − μ₂에 대한 90% 신뢰구간의 오차 한계 E을(를) 구하시오.

n₁ = 9x̄₁ = 22s₁ = 7n₂ = 7x̄₂ = 15s₂ = 2.590%t(14) = 1.761
E = kg
11.가설 검정과 신뢰구간보통
t −1.9901.99

학생 81명 표본의 평균 점수는 93.11, 표본 표준편차는 20입니다. H₀: μ = 100에 대한 검정통계량 t를 구하세요.

μ₀ = 100x̄ = 93.11s = 20n = 81
t =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
−1.961.96z = ?

한 임상 시험에서 치료 A를 받은 환자 250명 중 113명, 치료 B를 받은 환자 200명 중 68명이 회복한다. 합동 비율을 써서 H₀: p₁ = p₂에 대한 검정 통계량 z을(를) 구하시오.

x₁ = 113n₁ = 250x₂ = 68n₂ = 200
z =
13.선형 회귀와 상관보통
xy15531759196621712382xy1520607080

표에는 x = 기온(°C), y = 아이스크림 판매량의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 피어슨 상관계수 r을(를) 구하세요.

n = 5
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy16751989221052512728131xy202580100120ŷ = 113

표에는 x = 기온(°C), y = 아이스크림 판매량의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 직선이 ŷ = 113을(를) 예측하는 값 x은(는) 얼마인가요?

n = 5ŷ = 113
x =
15.카이제곱 검정보통
결함 없음경미한 결함중대한 결함합계주간 근무9301958야간 근무31211365합계405132123

분할표는 관측 도수를 보여 줍니다. 카이제곱 독립성 검정을 위해 칸 “야간 근무, 결함 없음”의 기대 도수 E을(를) 구하세요.

행 합계 = 65열 합계 = 40N = 123
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 4개, 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: D · 지정된 행동이 일어날 때마다 기록하는 것

이것이 답인 이유

사건 표집은 목표 행동의 발생을 하나하나 셉니다. 시간 표집은 예를 들어 30초마다처럼 정해진 간격에 일어나는 일을 기록합니다.

답

D · 지정된 행동이 일어날 때마다 기록하는 것
2.심리학 연구 방법

답: A · 구성 타당도

이것이 답인 이유

구성 타당도는 측정이 기저의 구성개념을 실제로 반영하는지입니다. 검사는 엉뚱한 것을 측정하면서도 신뢰로울 수 있습니다.

답

A · 구성 타당도
3.기술통계

답: s = 12.92

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 = 195/7 = 27.86

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = 13.14² + (−0.8571)² + (−17.86)² + 16.14² + (−14.86)² + 5.143² + (−0.8571)² = 1001

표준편차

s = √(1001/6) = 12.92

답

s = 12.92
4.기술통계

답: z = −1

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 = (92 − 100)/8 = −1

답

z = −1
5.확률

답: σ = 1.2

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 = 0·0.3 + 1·0.3 + 2·0.1 + 3·0.3 = 1.4

제곱의 평균

E(X²) = 0·0.3 + 1·0.3 + 4·0.1 + 9·0.3 = 3.4

분산

Var(X) = 3.4 − 1.4² = 1.44
σ = √1.44 = 1.2

답

σ = 1.2
6.확률

답: P = 0.1586

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.

고장 0개와 1개

P(X = 0) = 0.67 = 0.02799
P(X = 1) = 7·0.4·0.66 = 0.1306

더하기

P = 0.02799 + 0.1306 = 0.1586

답

P = 0.1586
7.정규분포

답: z = 0.87

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 − 0.1922 = 0.8078

z-표를 거꾸로 읽기

표 안에서 0.8078을 찾아 z를 읽으세요.

z = 0.87

답

z = 0.87
8.정규분포

답: x = 173.3 cm

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 = 178 + −0.6745·7 = 173.28 cm

답

x = 173.28 cm
9.신뢰구간

답: 상한 = 115.4

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.

임계값

df = n − 1 = 6, t = 1.943

오차 한계

E = 1.943·15.5/√7 = 11.38

구간

104 ± 11.38 → [92.62, 115.4]

답

상한 = 115.4
10.신뢰구간

답: E = 4.915 kg

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.

합동 표준 편차

sp² = (8·7² + 6·2.5²)/14 = 30.68
sp = 5.539

오차 한계

E = 1.761·5.539·√(1/9 + 1/7) = 4.915

답

E = 4.915 kg
11.가설 검정과 신뢰구간

답: t = −3.101

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 = 20/√81 = 20/9 = 2.222

검정통계량

t = (93.11 − 100)/2.222 = −3.101

답

t = −3.101
t0.025; df = 80 = 1.99

|t| > 1.99이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각합니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: z = 2.408

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.

표본 비율

p̂₁ = 113/250 = 0.452
p̂₂ = 68/200 = 0.34
p̂ = 181/450 = 0.4022

H₀에서의 표준 오차

SE = √(0.4022·0.5978·(1/250 + 1/200)) = 0.04652

검정통계량

z = (0.452 − 0.34)/0.04652 = 2.408

답

z = 2.408

|z| > 1.96이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각합니다.

13.선형 회귀와 상관

답: r = 0.9911

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 = 95/5 = 19
ȳ = 331/5 = 66.2

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 140
Syy = Σ(y − ȳ)² = 498.8

상관계수

r = 140/√(40·498.8) = 0.9911

답

r = 0.9911
14.선형 회귀와 상관

답: x = 23.52

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 = 110/5 = 22
ȳ = 527/5 = 105.4

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 450

회귀직선

b = 450/90 = 5
a = 105.4 − 5·22 = −4.6
ŷ = −4.6 + 5·x

x 구하기

x = (113 − (−4.6))/5 = 23.52

답

x = 23.52
15.카이제곱 검정

답: E = 21.14

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 = 65·40/123 = 21.14

답

E = 21.14
16.카이제곱 검정

답: χ²crit = 21.67

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 = (4 − 1)·(4 − 1) = 9

표

χ²crit(df = 9, α = 0.01) = 21.666

답

χ²crit = 21.666

계산한 χ²이 이 값보다 크면 H₀을 기각합니다.

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