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

미국 학부생만을 대상으로 한 연구는 무엇이 부족할 수 있습니까?

  1. A내용 타당도
  2. B모집단 타당도
  3. C평정자 간 신뢰도
  4. D내적 일관성
2.심리학 연구 방법어려움

연구의 표본 크기를 늘리면 가장 직접적으로 어떻게 됩니까?

  1. A표본의 모든 편향이 사라진다
  2. B실제 효과를 탐지할 통계적 검정력이 높아진다
  3. C효과가 있다면 통계적으로 유의한 결과를 보장한다
  4. D효과 크기가 커진다
3.기술통계보통
1015202530354045

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 14, 49, 10, 15, 30, 36.

n = 6
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 100, 표준편차 8인 정규분포를 따릅니다. 110보다 작은 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 100σ = 8x = 110
P =
5.확률보통
빨강: 3파랑: 4

주머니에 빨간 공 3개와 파란 공 4개가 있습니다. 첫 공을 다시 넣지 않고 두 개를 꺼냅니다. 두 공이 모두 빨간 공일 확률 P는 얼마일까요?

3 / 4
P =
6.확률어려움
xp(x)10.2520.2530.3540.0550.1μ

X의 분포가 표와 같고 Y = 3X + 20입니다. Y의 표준편차 σY을(를) 구하시오.

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0.25, 0.25, 0.35, 0.05, 0.1Y = 3X + 20
σY =
7.정규분포보통
−3−2−10123zz의 오른쪽 색칠한 넓이 = 0.0808

표준 정규 곡선 아래에서 z의 오른쪽 색칠한 넓이가 0.0808이 되도록 z를 끌어 놓으세요. z을 소수 둘째 자리까지 구하세요.

A = 0.0808
z =
8.정규분포어려움
μ = 65x = ?90%

시험 점수은(는) 평균 65 점, 표준편차 10 점인 정규분포를 따릅니다. 전체의 90%가 그 아래에 있는 값 x(90 백분위수)을(를) 구하세요.

μ = 65σ = 10P = 90%
x = 점
9.신뢰구간보통
x̄E₁ = 10.599%, n = 100x̄E₂ = ?99%, n = 200

관측값 100개와 알려진 σ에 근거한 평균의 99% 신뢰구간의 오차 한계는 10.5이다. 같은 연구에서 관측값을 200개로 하면 오차 한계 E₂은(는) 얼마인가?

99%n₁ = 100E₁ = 10.5n₂ = 200
E₂ =
10.신뢰구간어려움
p = 0.5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.02590%

불량품 비율에 대해서는 사전에 알려진 것이 없다. 비율에 대한 90% 신뢰구간의 오차 한계가 최대 0.025이(가) 되려면 제품을 몇 개 n 검사해야 하는가?

p = 0.5E = 0.02590%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
1.96p = ?

모집단의 평균은 250이라고 주장되며, 모집단의 표준 편차는 20로 알려져 있다. 관측값 100개의 확률 표본의 평균은 253.92이다. H₀: μ = 250 대 H₁: μ > 250을(를) 검정하시오. p값 p을(를) 구하시오.

μ₀ = 250σ = 20n = 100x̄ = 253.92H₁: μ > μ₀
p =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
z −1.9601.96

측정값 36개의 표본 평균은 117.7입니다. 모표준편차는 5입니다. 평균에 대한 95% 신뢰구간의 상한 U를 구하세요.

x̄ = 117.7σ = 5n = 3695%
U =
13.선형 회귀와 상관보통
xy1782209023108261312913732155xy202530100150

표에는 x = 기온(°C), y = 아이스크림 판매량의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 피어슨 상관계수 r을(를) 구하세요.

n = 6
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy264106168201026xy5101020x = 9

표에는 x = 하중(kN), y = 늘음량(mm)의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 새 관측값 (9, 21)이(가) 얻어졌습니다. 잔차 e = y − ŷ를 구하세요.

n = 5(9, 21)
e =
15.카이제곱 검정보통
버스자전거자동차합계학생33372595교직원12344288합계457167183

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

행 합계 = 95열 합계 = 71N = 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

카이제곱 적합도 검정으로 7개 범주의 도수가, 같은 자료에서 평균을 추정한 푸아송 분포를 따르는지 확인합니다. 표를 이용해 유의수준 α = 0.05에서 임곗값 χ²crit을(를) 구하세요.

α = 0.05
χ²crit =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: B · 모집단 타당도

이것이 답인 이유

모집단 타당도는 외적 타당도의 한 유형입니다. 대부분 젊고, 서구적이며, 교육받은 표본은 다른 사람들을 대표하지 못할 수 있습니다.

답

B · 모집단 타당도
2.심리학 연구 방법

답: B · 실제 효과를 탐지할 통계적 검정력이 높아진다

이것이 답인 이유

표본이 클수록 표준오차가 줄어 검정력이 높아집니다. 그러나 실제 효과 크기는 변하지 않으며 체계적 편향도 사라지지 않습니다.

답

B · 실제 효과를 탐지할 통계적 검정력이 높아진다
3.기술통계

답: s = 15.27

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 = 154/6 = 25.67

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = (−11.67)² + 23.33² + (−15.67)² + (−10.67)² + 4.333² + 10.33² = 1165

표준편차

s = √(1165/5) = 15.27

답

s = 15.27
4.기술통계

답: P = 0.8944

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 = 1.25

표준정규분포표

Φ(1.25) = 0.8944
P = 0.8944

답

P = 0.8944
5.확률

답: P = 0.1429

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.

첫 번째와 두 번째 꺼내기

P = 3/7 · 2/6 = 6/42 = 0.1429

답

P = 0.1429
6.확률

답: σY = 3.612

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 = 2.5, Var(X) = 1.45, σX = 1.204

일차 변환

σY = |3|·1.204 = 3.612

답

σY = 3.612

평균은 실제로 이동합니다: E(Y) = 3·2.5 + 20 = 27.5.

7.정규분포

답: z = 1.4

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 − 0.0808 = 0.9192

z-표를 거꾸로 읽기

표 안에서 0.9192을 찾아 z를 읽으세요.

z = 1.40

답

z = 1.40
8.정규분포

답: x = 77.82 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) = 0.9 → z = 1.282

다시 x로

x = 65 + 1.282·10 = 77.82 점

답

x = 77.82 점
9.신뢰구간

답: E₂ = 7.425

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 = (2.576/2.576)·√(100/200) = 0.7071

새 오차 한계

E₂ = 10.5·0.7071 = 7.425

답

E₂ = 7.425
10.신뢰구간

답: n = 1083

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0.5, which gives the largest n.

n에 대해 풀기

n = 1.645²·0.5·0.5/0.025² = 1082

올림하기

n = 1083

답

n = 1083
11.가설 검정과 신뢰구간

답: p = 0.025

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.

검정통계량

SE = σ/√n = 20/√100 = 2
z = (253.92 − 250)/2 = 1.96

꼬리 면적

Φ(1.96) = 0.9750
1 − Φ(1.96) = 0.0250

p값

p = 0.025

답

p = 0.025

p ≤ 0.05이므로 5% 수준에서 H₀를 기각합니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: U = 119.3

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/√36 = 1.633

구간 끝값

U = 117.7 + 1.633 = 119.3

답

U = 119.3
13.선형 회귀와 상관

답: r = 0.9905

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 = 147/6 = 24.5
ȳ = 703/6 = 117.2

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 793.5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 4075

상관계수

r = 793.5/√(157.5·4075) = 0.9905

답

r = 0.9905
14.선형 회귀와 상관

답: e = −2.1

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 = 78/5 = 15.6

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 100

회귀직선

b = 100/40 = 2.5
a = 15.6 − 2.5·6 = 0.6
ŷ = 0.6 + 2.5·x

예측값

ŷ = 0.6 + 2.5·9 = 23.1

잔차

e = 21 − 23.1 = −2.1

답

e = −2.1

점이 직선 아래쪽에 있습니다.

15.카이제곱 검정

답: E = 36.86

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 = 95·71/183 = 36.86

답

E = 36.86
16.카이제곱 검정

답: χ²crit = 11.07

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

표

χ²crit(df = 5, α = 0.05) = 11.070

답

χ²crit = 11.070

계산한 χ²이 이 값보다 크면 H₀을 기각합니다.

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