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

심사위원들의 그림 순위처럼 두 순위 집합 간의 관계에 적절한 통계치는 무엇입니까?

  1. A스피어만 로
  2. B카이제곱
  3. C독립 t검정
  4. D피어슨 r
2.심리학 연구 방법어려움

한 연구에서 사회적 지지가 강한 사람들에게서는 스트레스가 질병에 미치는 효과가 더 약한 것으로 나타납니다. 사회적 지지는 무엇으로 작용하고 있습니까?

  1. A매개변수
  2. B혼입변수
  3. C종속변수
  4. D조절변수
3.기술통계보통
1520253035404550

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 48, 47, 16, 38, 54, 15, 53.

n = 7
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

시험 점수는 평균 170, 표준편차 15인 정규분포를 따릅니다. 179점의 z점수 z를 구하세요.

μ = 170σ = 15x = 179
z =
5.확률보통
n = 14k = 2N = ?

14명 중에서 2명으로 된 위원회를 뽑는 방법 N은 몇 가지일까요? 순서는 상관없습니다.

n = 14k = 2
N =
6.확률어려움
€p(x)−20.780.25380.05

게임 한 판을 하는 데 €2이 듭니다. 확률 0.25로 €10을, 확률 0.05로 €40을 따고, 그렇지 않으면 아무것도 따지 못합니다. 건 돈은 돌려받지 못합니다. 한 판당 기대 순이익 E(G)을(를) 구하시오.

건 돈 = €2€10: p = 0.25€40: p = 0.05
E(G) = €
7.정규분포보통
25.135.3P = ?

배송 시간은(는) 평균 32 min, 표준편차 6 min인 정규분포를 따릅니다. 25.1에서 35.3 min 사이에 있는 비율은 얼마일까요? P을(를) 소수로 답하세요.

μ = 32σ = 6x1 = 25.1x2 = 35.3
P =
8.정규분포어려움
10 g0X − Y?

1번 라인 제품의 질량 X와 2번 라인 제품의 질량 Y은(는) 독립이며 정규분포를 따릅니다. X는 평균 500 g, 표준편차 8 g이고 Y는 평균 490 g, 표준편차 6 g입니다. X가 Y보다 클 확률 P을(를) 구하시오. z는 소수 둘째 자리로 반올림하시오.

μX = 500 g, σX = 8 gμY = 490 g, σY = 6 g
P =
9.신뢰구간보통
n = 15, s = 2LU = ?x̄ = 68.5E95%

항목 15개의 표본 평균은 68.5, 표준편차는 s = 2입니다. 모집단은 대략 정규분포를 따릅니다. 평균에 대한 95% 신뢰구간의 상한을 구하세요.

n = 15x̄ = 68.5s = 295%t(14) = 2.145
상한 =
10.신뢰구간어려움
μ₁ − μ₂, t(14) = 1.7610LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

두 비료를 시험한다. 구획 집단 1: 11개 구획, 평균 수확량 19.5 kg, 표준 편차 9.5 kg. 구획 집단 2: 5개 구획, 평균 21.5 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 = 11x̄₁ = 19.5s₁ = 9.5n₂ = 5x̄₂ = 21.5s₂ = 2.590%t(14) = 1.761
E = kg
11.가설 검정과 신뢰구간보통
−1.961.96z = ?

두 생산 라인이 같은 부품을 만든다. 라인 1: 부품 100개 표본의 평균 길이는 93 mm이고, 라인의 알려진 표준 편차는 15 mm이다. 라인 2: 부품 60개 표본의 평균은 86.9 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 = 100x̄₁ = 93 mmσ₁ = 15 mmn₂ = 60x̄₂ = 86.9 mmσ₂ = 18 mm
z =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
σ = 20, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1.595%

평균에 대한 95% 신뢰구간의 오차 한계가 1.5 이하가 되려면 표본이 얼마나 커야 할까요? 표준편차는 20입니다. 최소 표본 크기 n를 구하세요.

σ = 20E = 1.595%
n =
13.선형 회귀와 상관보통
xy2641061481510211223xy5101020

표에는 x = 하중(kN), y = 늘음량(mm)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 피어슨 상관계수 r을(를) 구하세요.

n = 6
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy146361570785996xy56080100x = 2

표에는 x = 광고비(k€), y = 매출(k€)의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 새 관측값 (2, 49)이(가) 얻어졌습니다. 잔차 e = y − ŷ를 구하세요.

n = 5(2, 49)
e =
15.카이제곱 검정보통
버스자전거자동차합계학생9382774교직원413822101합계507649175

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

행 합계 = 74열 합계 = 76N = 175
E =
16.카이제곱 검정어려움
예아니요합계1라인346402라인591603라인122840합계10535140dfα = 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 = 0.01에서 두 변수가 독립인지 검정하세요(연속성 수정 없음). 검정 통계량 χ²을(를) 계산한 다음 표의 임곗값과 비교하세요.

N = 1403 × 2α = 0.01
χ² =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: A · 스피어만 로

이것이 답인 이유

스피어만 순위 상관은 순위를 매긴 두 변수 또는 서열 변수 간의 단조 관계의 강도를 측정합니다.

답

A · 스피어만 로
2.심리학 연구 방법

답: D · 조절변수

이것이 답인 이유

조절변수는 두 변수 간 관계의 강도나 방향을 바꿉니다. 매개변수는 한 변수가 다른 변수에 영향을 주는 기제를 설명합니다.

답

D · 조절변수
3.기술통계

답: s = 16.69

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 = 271/7 = 38.71

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = 9.286² + 8.286² + (−22.71)² + (−0.7143)² + 15.29² + (−23.71)² + 14.29² = 1671

표준편차

s = √(1671/6) = 16.69

답

s = 16.69
4.기술통계

답: z = 0.6

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 = (179 − 170)/15 = 0.6

답

z = 0.6
5.확률

답: N = 91

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(14, 2) = (14·13)/(2·1) = 91

답

N = 91
6.확률

답: E(G) = 2.5 €

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: 8 (p = 0.25), 38 (p = 0.05), −2 (p = 0.7)

기댓값

E(G) = 8·0.25 + 38·0.05 − 2·0.7 = 2.5 €

답

E(G) = 2.5 €

양수는 평균적으로 돈을 딴다는 뜻입니다.

7.정규분포

답: P = 0.5838

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 = (25.1 − 32)/6 = −1.15
z₂ = (35.3 − 32)/6 = 0.55

사이의 넓이

P = Φ(0.55) − Φ(−1.15) = 0.7088 − 0.1251 = 0.5838

답

P = 0.5838
8.정규분포

답: P = 0.8413

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 = 500 − 490 = 10 g, σ = 10 g

표준화하기

z = (0 − 10)/10 = −1

확률

P = 1 − Φ(−1) = 0.8413

답

P = 0.8413
9.신뢰구간

답: 상한 = 69.61

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 = 14, t = 2.145

오차 한계

E = 2.145·2/√15 = 1.108

구간

68.5 ± 1.108 → [67.39, 69.61]

답

상한 = 69.61
10.신뢰구간

답: E = 7.731 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 = (10·9.5² + 4·2.5²)/14 = 66.25
sp = 8.139

오차 한계

E = 1.761·8.139·√(1/11 + 1/5) = 7.731

답

E = 7.731 kg
11.가설 검정과 신뢰구간

답: z = 2.205

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 = √(15²/100 + 18²/60) = √7.65 = 2.766

검정통계량

z = (93 − 86.9)/2.766 = 2.205

답

z = 2.205

|z| > 1.96이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각합니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: n = 683

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.

n에 대해 풀기

n = (1.96·20/1.5)² = 683

올림하기

n = 683

답

n = 683
13.선형 회귀와 상관

답: r = 0.989

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 = 89/6 = 14.83

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 119
Syy = Σ(y − ȳ)² = 206.8

상관계수

r = 119/√(70·206.8) = 0.989

답

r = 0.989
14.선형 회귀와 상관

답: e = −4

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 = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 248

회귀직선

b = 248/40 = 6.2
a = 71.6 − 6.2·5 = 40.6
ŷ = 40.6 + 6.2·x

예측값

ŷ = 40.6 + 6.2·2 = 53

잔차

e = 49 − 53 = −4

답

e = −4

점이 직선 아래쪽에 있습니다.

15.카이제곱 검정

답: E = 32.14

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 = 74·76/175 = 32.14

답

E = 32.14
16.카이제곱 검정

답: χ² = 62.76

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: 30, 10
2라인: 45, 15
3라인: 30, 10

카이제곱 통계량

χ² = (34 − 30)²/30 + (6 − 10)²/10 + (59 − 45)²/45 + (1 − 15)²/15 + (12 − 30)²/30 + (28 − 10)²/10
χ² = 62.76

의사 결정

df = 2, χ²crit = 9.210
62.76 > 9.210

답

χ² = 62.76

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

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