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

실험에서 표준화된 지시문을 사용하는 이유는 무엇입니까?

  1. A참가자가 자신의 조건을 선택할 수 있도록 하기 위해
  2. B모든 참가자가 같은 정보를 같은 방식으로 받도록 하기 위해
  3. C결과가 통계적으로 유의해지도록 하기 위해
  4. D연구자가 참가자마다 필요에 맞게 절차를 조정할 수 있도록 하기 위해
2.심리학 연구 방법어려움

일반 모집단에서는 더 높은데도, 프로 농구 선수만을 대상으로 한 연구에서 키와 IQ의 상관이 r = 0.05로 나타납니다. 약한 상관을 가장 잘 설명하는 것은 무엇입니까?

  1. AIQ 검사의 천장 효과
  2. B범위 제한
  3. C평균으로의 회귀
  4. D요구 특성
3.기술통계보통
1015202530

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 13, 10, 28, 15, 33, 12.

n = 6
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

시험 점수는 평균 70, 표준편차 8인 정규분포를 따릅니다. 63.6점의 z점수 z를 구하세요.

μ = 70σ = 8x = 63.6
z =
5.확률보통
빨강: 3파랑: 5

주머니에 빨간 공 3개와 파란 공 5개가 있습니다. 첫 공을 다시 넣지 않고 두 개를 꺼냅니다. 두 공이 모두 빨간 공일 확률 P는 얼마일까요?

3 / 5
P =
6.확률어려움
xp(x)10.220.130.3540.35μ

X의 분포가 표와 같고 Y = 0.5X + 4입니다. Y의 표준편차 σY을(를) 구하시오.

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0.2, 0.1, 0.35, 0.35Y = 0.5X + 4
σY =
7.정규분포보통
300 kg303.5 kgT = X₁ + … + X₁₂?

시멘트 포대의 질량은 독립이며 평균 25 kg, 표준편차 0.5 kg인 정규분포를 따릅니다. 그중 12개의 총 질량이 303.5 kg을(를) 초과할 확률 P을(를) 구하시오. z는 소수 둘째 자리로 반올림하시오.

μ = 25 kgσ = 0.5 kgn = 12> 303.5 kg
P =
8.정규분포어려움
557085100115130145점아래 60%

IQ 점수은(는) 평균 100 점, 표준편차 15 점인 정규분포를 따릅니다. 색칠한 하위 60%가 왼쪽에 오도록 기준값을 끌어 놓으세요. 기준값 x을 구하세요.

μ = 100 점σ = 15 점60%
x = 점
9.신뢰구간보통
n = 21, s = 16.5L = ?Ux̄ = 90.5E90%

항목 21개의 표본 평균은 90.5, 표준편차는 s = 16.5입니다. 모집단은 대략 정규분포를 따릅니다. 평균에 대한 90% 신뢰구간의 하한을 구하세요.

n = 21x̄ = 90.5s = 16.590%t(20) = 1.725
하한 =
10.신뢰구간어려움
p = 0.5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0599%

불량품 비율에 대해서는 사전에 알려진 것이 없다. 비율에 대한 99% 신뢰구간의 오차 한계가 최대 0.05이(가) 되려면 제품을 몇 개 n 검사해야 하는가?

p = 0.5E = 0.0599%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
−2.2622.262t = ?df = 9

직원 10명이 교육 과정 전후에 타자 시험을 본다. 각 사람에 대해 차이 d = 후 − 전(분당 단어 수)을 기록한다. 평균 차이는 8.28, 차이의 표준 편차는 7.7이다. H₀: μd = 0에 대한 대응 검정 통계량 t을(를) 구하시오.

n = 10d̄ = 8.28sd = 7.7
t =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
−1.961.96z = ?

한 임상 시험에서 치료 A를 받은 환자 100명 중 20명, 치료 B를 받은 환자 150명 중 35명이 회복한다. 합동 비율을 써서 H₀: p₁ = p₂에 대한 검정 통계량 z을(를) 구하시오.

x₁ = 20n₁ = 100x₂ = 35n₂ = 150
z =
13.선형 회귀와 상관보통
xy158368576790911411123xy510100

표에는 x = 공부 시간, y = 시험 점수의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 피어슨 상관계수 r을(를) 구하세요.

n = 6
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy162918412033224324482655xy2025304050x = 23

표에는 x = 기온(°C), y = 아이스크림 판매량의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. x = 23일 때 ŷ을(를) 예측하세요.

n = 6x = 23
ŷ =
15.카이제곱 검정보통
결함 없음경미한 결함중대한 결함합계주간 근무22243480야간 근무284646120합계507080200

분할표는 관측 도수를 보여 줍니다. 행 변수와 열 변수 사이의 독립성 검정을 위한 카이제곱 통계량 χ²을(를) 계산하세요. 연속성 수정은 쓰지 마세요.

N = 2002 × 3
χ² =
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 5개 범주의 관측 도수를 완전히 지정된 기대 비율과 비교합니다(자료에서 추정한 모수 없음). 표를 이용해 유의수준 α = 0.01에서 임곗값 χ²crit을(를) 구하세요.

α = 0.01
χ²crit =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: B · 모든 참가자가 같은 정보를 같은 방식으로 받도록 하기 위해

이것이 답인 이유

표준화는 외재변수로서의 절차상 변동을 없애고 연구를 반복 가능하게 합니다.

답

B · 모든 참가자가 같은 정보를 같은 방식으로 받도록 하기 위해
2.심리학 연구 방법

답: B · 범위 제한

이것이 답인 이유

표본이 한 변수의 좁은 범위만 포함하면 그 변수와 관련된 상관이 줄어듭니다. 농구 선수는 모두 키가 크므로 키의 변동이 작습니다.

답

B · 범위 제한
3.기술통계

답: s = 9.566

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 = 111/6 = 18.5

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = (−5.5)² + (−8.5)² + 9.5² + (−3.5)² + 14.5² + (−6.5)² = 457.5

표준편차

s = √(457.5/5) = 9.566

답

s = 9.566
4.기술통계

답: z = −0.8

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 = (63.6 − 70)/8 = −0.8

답

z = −0.8
5.확률

답: P = 0.1071

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 = 3/8 · 2/7 = 6/56 = 0.1071

답

P = 0.1071
6.확률

답: σY = 0.554

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 = 2.85, Var(X) = 1.228, σX = 1.108

일차 변환

σY = |0.5|·1.108 = 0.554

답

σY = 0.554

평균은 실제로 이동합니다: E(Y) = 0.5·2.85 + 4 = 5.425.

7.정규분포

답: P = 0.02169

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.

합계의 분포

μT = 300 kg, σT = 0.5·√12 = 1.732 kg

표준화하기

z = (303.5 − 300)/1.732 = 2.02

확률

P = 1 − Φ(2.02) = 0.02169

답

P = 0.02169
8.정규분포

답: x = 103.8 점

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.

왼쪽 넓이

Φ(z) = 0.6

표에서 구한 z

z ≈ 0.25

원래 단위로 되돌리기

x = 100 + 0.25·15 = 103.8 점

답

x = 103.8 점
9.신뢰구간

답: 하한 = 84.29

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 = 20, t = 1.725

오차 한계

E = 1.725·16.5/√21 = 6.211

구간

90.5 ± 6.211 → [84.29, 96.71]

답

하한 = 84.29
10.신뢰구간

답: n = 664

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 = 2.576²·0.5·0.5/0.05² = 663.6

올림하기

n = 664

답

n = 664
11.가설 검정과 신뢰구간

답: t = 3.4

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 = 7.7/√10 = 2.435

검정통계량

t = 8.28/2.435 = 3.4

답

t = 3.4

df = 9에서 양측 5% 임곗값은 2.262입니다. |t|가 더 크므로 H₀를 기각합니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: z = −0.6233

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 = 20/100 = 0.2
p̂₂ = 35/150 = 0.2333
p̂ = 55/250 = 0.22

H₀에서의 표준 오차

SE = √(0.22·0.78·(1/100 + 1/150)) = 0.05348

검정통계량

z = (0.2 − 0.2333)/0.05348 = −0.6233

답

z = −0.6233

|z| < 1.96이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각하지 않습니다.

13.선형 회귀와 상관

답: r = 0.9852

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 = 36/6 = 6
ȳ = 529/6 = 88.17

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 477
Syy = Σ(y − ȳ)² = 3349

상관계수

r = 477/√(70·3349) = 0.9852

답

r = 0.9852
14.선형 회귀와 상관

답: ŷ = 46.1

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 = 126/6 = 21
ȳ = 249/6 = 41.5

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 161

회귀직선

b = 161/70 = 2.3
a = 41.5 − 2.3·21 = −6.8
ŷ = −6.8 + 2.3·x

예측

ŷ = −6.8 + 2.3·23 = 46.1

답

ŷ = 46.1
15.카이제곱 검정

답: χ² = 1.494

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

주간 근무: 80·50/200 = 20, 80·70/200 = 28, 80·80/200 = 32
야간 근무: 120·50/200 = 30, 120·70/200 = 42, 120·80/200 = 48

카이제곱 통계량

χ² = (22 − 20)²/20 + (24 − 28)²/28 + (34 − 32)²/32 + (28 − 30)²/30 + (46 − 42)²/42 + (46 − 48)²/48
χ² = 1.494

답

χ² = 1.494

df = 2. α = 0.05에서 임곗값은 5.991이므로 H₀(독립)은 기각되지 않습니다.

16.카이제곱 검정

답: χ²crit = 13.28

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 = 5 − 1 = 4

표

χ²crit(df = 4, α = 0.01) = 13.277

답

χ²crit = 13.277

계산한 χ²이 이 값보다 크면 H₀을 기각합니다.

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