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

전문가들이 수학 시험 문항이 교육과정의 모든 주제를 다루는지 확인합니다. 이것은 무엇을 평가합니까?

  1. A예측 타당도
  2. B검사–재검사 신뢰도
  3. C내용 타당도
  4. D생태학적 타당도
2.심리학 연구 방법어려움

연구자가 한 자료로 20가지 분석을 하고 p < 0.05인 하나만 보고합니다. 이러한 관행을 무엇이라고 합니까?

  1. Ap-해킹
  2. B사전 등록
  3. C삼각검증
  4. D역균형화
3.기술통계보통
152025303540455055

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 57, 55, 57, 59, 25, 13, 29.

n = 7
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

시험 점수는 평균 70, 표준편차 8인 정규분포를 따릅니다. 58점의 z점수 z를 구하세요.

μ = 70σ = 8x = 58
z =
5.확률보통
빨강: 3파랑: 6

주머니에 빨간 공 3개와 파란 공 6개가 있습니다. 첫 공을 다시 넣지 않고 두 개를 꺼냅니다. 두 공이 모두 빨간 공일 확률 P는 얼마일까요?

3 / 6
P =
6.확률어려움
xp(x)10.3520.2530.140.0550.25μ

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

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0.35, 0.25, 0.1, 0.05, 0.25Y = 3X + 20
σY =
7.정규분포보통
−3−2−10123zz의 오른쪽 색칠한 넓이 = 0.9803

표준 정규 곡선 아래에서 z의 오른쪽 색칠한 넓이가 0.9803이 되도록 z를 끌어 놓으세요. z을 소수 둘째 자리까지 구하세요.

A = 0.9803
z =
8.정규분포어려움
0.04 mm0D − d?

구멍 지름 D는 평균 25.04 mm, 표준편차 0.02 mm인 정규분포를 따릅니다. 축 지름 d는 독립이며 평균 25 mm, 표준편차 0.02 mm인 정규분포를 따릅니다. 무작위로 고른 축은 D − d > 0일 때 끼워집니다. 끼워질 확률 P을(를) 구하시오. z는 소수 둘째 자리로 반올림하시오.

구멍: μ = 25.04 mm, σ = 0.02 mm축: μ = 25 mm, σ = 0.02 mm
P =
9.신뢰구간보통
n = 15, sd​ = 3.10LUd̄ = 7E = ?90%

환자 15명의 혈압을 치료 전후에 측정한다. 차이 d = 전 − 후(mmHg)의 평균은 7, 표준 편차는 3.1이다. 평균 차이에 대한 90% 신뢰구간의 오차 한계 E을(를) 구하시오.

n = 15d̄ = 7sd = 3.190%t(14) = 1.761
E = mmHg
10.신뢰구간어려움
p ≈ 0.7, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0595%

예비 연구에 따르면 제품의 약 0.7이(가) 불량이다. 비율에 대한 95% 신뢰구간의 오차 한계가 최대 0.05이(가) 되려면 제품을 몇 개 n 검사해야 하는가?

p ≈ 0.7E = 0.0595%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
t −1.98401.984

학생 100명 표본의 평균 점수는 73.2, 표본 표준편차는 10입니다. H₀: μ = 75에 대한 검정통계량 t를 구하세요.

μ₀ = 75x̄ = 73.2s = 10n = 100
t =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 1α = 0.01βσ = 5, 검정력 90%, n = ?

α = 0.01의 단측 z 검정이 평균의 1단위 이동을 검정력 90%로 검출해야 한다. 표준 편차는 5이다. 최소 표본 크기 n을(를) 구하시오.

α = 0.01검정력 = 90%δ = 1σ = 5zα = 2.326zβ = 1.282
n =
13.선형 회귀와 상관보통
xy146254363472569xy24506070

표에는 x = 공부 시간, y = 시험 점수의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 그 합들이 주어져 있습니다. 이 합들로 피어슨 상관계수 r을(를) 구하세요.

n = 5Σx = 15Σy = 304Σx² = 55Σy² = 18946Σxy = 976
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy264146178271033xy510102030x = 5

표에는 x = 하중(kN), y = 늘음량(mm)의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 새 관측값 (5, 13)이(가) 얻어졌습니다. 잔차 e = y − ŷ를 구하세요.

n = 5(5, 13)
e =
15.카이제곱 검정보통
예아니요합계남성253560여성5664120합계8199180

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

N = 1802 × 2
χ² =
16.카이제곱 검정어려움
합격불합격합계공장 A263460공장 B243660공장 C223860합계72108180dfα = 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 = 1803 × 2α = 0.01
χ² =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: C · 내용 타당도

이것이 답인 이유

내용 타당도는 측정이 구성개념의 모든 관련 측면을 다루는 정도이며, 보통 전문가가 판단합니다.

답

C · 내용 타당도
2.심리학 연구 방법

답: A · p-해킹

이것이 답인 이유

p-해킹은 분석의 유연성을 이용해 유의성을 얻어 거짓 양성률을 5%보다 훨씬 높입니다. 사전 등록과 투명한 보고가 이를 줄입니다.

답

A · p-해킹
3.기술통계

답: s = 19.18

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 = 295/7 = 42.14

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = 14.86² + 12.86² + 14.86² + 16.86² + (−17.14)² + (−29.14)² + (−13.14)² = 2207

표준편차

s = √(2207/6) = 19.18

답

s = 19.18
4.기술통계

답: z = −1.5

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 = (58 − 70)/8 = −1.5

답

z = −1.5
5.확률

답: P = 0.08333

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 = 3/9 · 2/8 = 6/72 = 0.08333

답

P = 0.08333
6.확률

답: σY = 4.781

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 = 2.6, Var(X) = 2.54, σX = 1.594

일차 변환

σY = |3|·1.594 = 4.781

답

σY = 4.781

평균은 실제로 이동합니다: E(Y) = 3·2.6 + 20 = 27.8.

7.정규분포

답: z = −2.06

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 − 0.9803 = 0.0197

z-표를 거꾸로 읽기

표 안에서 0.0197을 찾아 z를 읽으세요.

z = −2.06

답

z = −2.06
8.정규분포

답: P = 0.9207

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 = 25.04 − 25 = 0.04 mm, σ = 0.02828 mm

표준화하기

z = (0 − 0.04)/0.02828 = −1.41

확률

P = 1 − Φ(−1.41) = 0.9207

답

P = 0.9207
9.신뢰구간

답: E = 1.41 mmHg

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.

임계값

df = 14, t = 1.761

오차 한계

E = 1.761·3.1/√15 = 1.41

답

E = 1.41 mmHg
10.신뢰구간

답: n = 323

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 = 1.96²·0.7·0.3/0.05² = 322.7

올림하기

n = 323

답

n = 323
11.가설 검정과 신뢰구간

답: t = −1.8

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 = 10/√100 = 10/10 = 1

검정통계량

t = (73.2 − 75)/1 = −1.8

답

t = −1.8
t0.025; df = 99 = 1.984

|t| < 1.984이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각하지 않습니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: n = 326

검정의 표본 크기: 수준 α의 단측 z 검정에서 참 이동 δ를 검정력 1 − β로 검출하려면 표준 오차가 δ = (z_α + z_β)·σ/√n을 만족해야 하므로 n = ((z_α + z_β)·σ/δ)²이고, 올림합니다.

n에 대해 풀기

n = ((2.326 + 1.282)·5/1)² = 325.4

올림하기

n = 326

답

n = 326
13.선형 회귀와 상관

답: r = 0.9408

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.

중심화한 합

Sxy = 976 − 15·304/5 = 64
Sxx = 55 − 15²/5 = 10
Syy = 18946 − 304²/5 = 462.8

상관계수

r = 64/√(10·462.8) = 0.9408

답

r = 0.9408
14.선형 회귀와 상관

답: e = −3.05

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 = 97/5 = 19.4

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 134

회귀직선

b = 134/40 = 3.35
a = 19.4 − 3.35·6 = −0.7
ŷ = −0.7 + 3.35·x

예측값

ŷ = −0.7 + 3.35·5 = 16.05

잔차

e = 13 − 16.05 = −3.05

답

e = −3.05

점이 직선 아래쪽에 있습니다.

15.카이제곱 검정

답: χ² = 0.404

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

남성: 60·81/180 = 27, 60·99/180 = 33
여성: 120·81/180 = 54, 120·99/180 = 66

카이제곱 통계량

χ² = (25 − 27)²/27 + (35 − 33)²/33 + (56 − 54)²/54 + (64 − 66)²/66
χ² = 0.404

답

χ² = 0.404

df = 1. α = 0.05에서 임곗값은 3.841이므로 H₀(독립)은 기각되지 않습니다.

16.카이제곱 검정

답: χ² = 0.5556

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

공장 A: 24, 36
공장 B: 24, 36
공장 C: 24, 36

카이제곱 통계량

χ² = (26 − 24)²/24 + (34 − 36)²/36 + (24 − 24)²/24 + (36 − 36)²/36 + (22 − 24)²/24 + (38 − 36)²/36
χ² = 0.5556

의사 결정

df = 2, χ²crit = 9.210
0.5556 < 9.210

답

χ² = 0.5556

χ²이 임곗값보다 작으므로 H₀을 기각하지 않습니다. 관련성에 대한 유의한 증거가 없습니다.

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