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

정규분포에서 점수의 약 몇 %가 평균으로부터 1 표준편차 이내에 있습니까?

  1. A95%
  2. B99.7%
  3. C50%
  4. D68%
2.심리학 연구 방법어려움

어떤 연구에서 한 질문지가 같은 구성개념을 측정하는 공인된 검사와 강한 상관을 보였습니다. 이것이 지지하는 것은 무엇입니까?

  1. A생태학적 타당도
  2. B검사-재검사 신뢰도
  3. C공인 타당도(동시 타당도)
  4. D안면 타당도
3.기술통계보통
25303540455055

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 44, 25, 56, 59, 44, 36, 43.

n = 7
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 60, 표준편차 15인 정규분포를 따릅니다. 30보다 큰 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 60σ = 15x = 30
P =
5.확률보통
P(적어도 한 번 6) = ??1?2?3매 던지기에서 P(6) = 1/6

공정한 주사위를 3번 던집니다. 6이 적어도 한 번 나올 확률 P는 얼마일까요?

n = 3
P =
6.확률어려움
€p(x)−20.8860.1380.02

게임 한 판을 하는 데 €2이 듭니다. 확률 0.1로 €8을, 확률 0.02로 €40을 따고, 그렇지 않으면 아무것도 따지 못합니다. 건 돈은 돌려받지 못합니다. 한 판당 기대 순이익 E(G)을(를) 구하시오.

건 돈 = €2€8: p = 0.1€40: p = 0.02
E(G) = €
7.정규분포보통
175.9192.35P = ?

성인 남성의 키은(는) 평균 178 cm, 표준편차 7 cm인 정규분포를 따릅니다. 175.9에서 192.35 cm 사이에 있는 비율은 얼마일까요? P을(를) 소수로 답하세요.

μ = 178σ = 7x1 = 175.9x2 = 192.35
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
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E90%

두 휴대전화 모델의 배터리 수명을 비교한다. 모델 1: 휴대전화 50대, 평균 122.5 h, 알려진 표준 편차 13 h. 모델 2: 휴대전화 60대, 평균 115 h, 알려진 표준 편차 20 h. μ₁ − μ₂에 대한 90% 신뢰구간의 상한을 구하시오.

n₁ = 50x̄₁ = 122.5 hσ₁ = 13 hn₂ = 60x̄₂ = 115 hσ₂ = 20 h90%
상한 = h
10.신뢰구간어려움
σ = 14, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2.590%

모표준편차는 14입니다. 평균에 대한 90% 신뢰구간의 오차 한계가 2.5 이하가 되려면 표본 크기 n이(가) 얼마나 커야 할까요?

σ = 14E = 2.590%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
t −1.98401.984

학생 100명 표본의 평균 점수는 47.36, 표본 표준편차는 12입니다. H₀: μ = 50에 대한 검정통계량 t를 구하세요.

μ₀ = 50x̄ = 47.36s = 12n = 100
t =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
−1.961.96z = ?

한 임상 시험에서 치료 A를 받은 환자 200명 중 100명, 치료 B를 받은 환자 300명 중 105명이 회복한다. 합동 비율을 써서 H₀: p₁ = p₂에 대한 검정 통계량 z을(를) 구하시오.

x₁ = 100n₁ = 200x₂ = 105n₂ = 300
z =
13.선형 회귀와 상관보통
xy12221731741451265xy2461020

표에는 x = 자동차 연식(년), y = 가격(k€)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 피어슨 상관계수 r을(를) 구하세요.

n = 6
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy126233338443544647xy2463040ŷ = 47

표에는 x = 광고비(k€), y = 매출(k€)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 직선이 ŷ = 47을(를) 예측하는 값 x은(는) 얼마인가요?

n = 6ŷ = 47
x =
15.카이제곱 검정보통
결함 없음경미한 결함중대한 결함합계주간 근무19391876야간 근무33173787합계525655163

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

행 합계 = 76열 합계 = 52N = 163
E =
16.카이제곱 검정어려움
합격불합격합계1라인6812802라인382403라인221840합계12832160dfα = 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 = 0.05에서 두 변수가 독립인지 검정하세요(연속성 수정 없음). 검정 통계량 χ²을(를) 계산한 다음 표의 임곗값과 비교하세요.

N = 1603 × 2α = 0.05
χ² =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: D · 68%

이것이 답인 이유

점수의 약 68%가 ±1 SD, 약 95%가 ±2 SD, 약 99.7%가 ±3 SD 이내에 있습니다.

답

D · 68%
2.심리학 연구 방법

답: C · 공인 타당도(동시 타당도)

이것이 답인 이유

공인 타당도는 새로운 측정이 거의 같은 시점에 실시한 공인된 측정과 일치할 때 입증됩니다.

답

C · 공인 타당도(동시 타당도)
3.기술통계

답: s = 11.51

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 = 307/7 = 43.86

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = 0.1429² + (−18.86)² + 12.14² + 15.14² + 0.1429² + (−7.857)² + (−0.8571)² = 794.9

표준편차

s = √(794.9/6) = 11.51

답

s = 11.51
4.기술통계

답: P = 0.9772

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 = −2

표준정규분포표

Φ(−2) = 0.02275
P = 1 − 0.02275 = 0.9772

답

P = 0.9772
5.확률

답: P = 0.4213

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.

여사건

P(6이 안 나옴) = (5/6)3 = 0.5787
P = 1 − 0.5787 = 0.4213

답

P = 0.4213
6.확률

답: E(G) = −0.4 €

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: 6 (p = 0.1), 38 (p = 0.02), −2 (p = 0.88)

기댓값

E(G) = 6·0.1 + 38·0.02 − 2·0.88 = −0.4 €

답

E(G) = −0.4 €

음수는 평균적으로 돈을 잃는다는 뜻입니다.

7.정규분포

답: P = 0.5977

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 = (175.9 − 178)/7 = −0.3
z₂ = (192.35 − 178)/7 = 2.05

사이의 넓이

P = Φ(2.05) − Φ(−0.3) = 0.9798 − 0.3821 = 0.5977

답

P = 0.5977
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: 상한 = 12.71 h

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.

점추정값

x̄₁ − x̄₂ = 122.5 − 115 = 7.5

표준오차

SE = √(13²/50 + 20²/60) = 3.17

오차 한계

E = 1.645·3.17 = 5.214

구간

7.5 ± 5.214 → [2.286, 12.71]

답

상한 = 12.71 h

구간이 0을 포함하지 않으므로 두 평균은 유의하게 다릅니다.

10.신뢰구간

답: n = 85

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 = (1.645·14/2.5)² = 84.86

올림하기

표본 크기는 정수이고, 내림하면 오차 한계가 너무 커집니다.

n = 85

답

n = 85
11.가설 검정과 신뢰구간

답: t = −2.2

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 = 12/√100 = 12/10 = 1.2

검정통계량

t = (47.36 − 50)/1.2 = −2.2

답

t = −2.2
t0.025; df = 99 = 1.984

|t| > 1.984이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각합니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: z = 3.341

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 = 100/200 = 0.5
p̂₂ = 105/300 = 0.35
p̂ = 205/500 = 0.41

H₀에서의 표준 오차

SE = √(0.41·0.59·(1/200 + 1/300)) = 0.0449

검정통계량

z = (0.5 − 0.35)/0.0449 = 3.341

답

z = 3.341

|z| > 1.96이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각합니다.

13.선형 회귀와 상관

답: r = −0.9569

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 = 87/6 = 14.5

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −51.5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 165.5

상관계수

r = −51.5/√(17.5·165.5) = −0.9569

답

r = −0.9569
14.선형 회귀와 상관

답: x = 5.58

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 = 231/6 = 38.5

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 71.5

회귀직선

b = 71.5/17.5 = 4.086
a = 38.5 − 4.086·3.5 = 24.2
ŷ = 24.2 + 4.086·x

x 구하기

x = (47 − 24.2)/4.086 = 5.58

답

x = 5.58
15.카이제곱 검정

답: E = 24.25

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 = 76·52/163 = 24.25

답

E = 24.25
16.카이제곱 검정

답: χ² = 22.5

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: 64, 16
2라인: 32, 8
3라인: 32, 8

카이제곱 통계량

χ² = (68 − 64)²/64 + (12 − 16)²/16 + (38 − 32)²/32 + (2 − 8)²/8 + (22 − 32)²/32 + (18 − 8)²/8
χ² = 22.5

의사 결정

df = 2, χ²crit = 5.991
22.5 > 5.991

답

χ² = 22.5

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

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