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

검사가 너무 쉬워 거의 모든 참가자가 최고점 가까이 받습니다. 이것을 무엇이라고 합니까?

  1. A천장 효과
  2. B순서 효과
  3. C바닥 효과
  4. D연습 효과
2.심리학 연구 방법어려움

한 기억 연구가 모든 사람이 목록 A를 학습한 뒤 목록 B를 학습하는 반복측정 설계를 사용합니다. 목록 B의 회상이 더 좋습니다. 가장 가능성 높은 결함은 무엇입니까?

  1. A집단 간 개인차
  2. B서열 측정 수준의 사용
  3. C너무 큰 표본 크기
  4. D조건을 역균형화하지 않아 생긴 연습 같은 순서 효과
3.기술통계보통
202530354045505560

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 17, 57, 60, 20, 28, 40.

n = 6
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 100, 표준편차 20인 정규분포를 따릅니다. 140보다 큰 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 100σ = 20x = 140
P =
5.확률보통
xp(x)00.3510.3520.3μ = 0.95

표의 분포에 대해 X의 분산 Var(X)을(를) 구하시오.

x: 0, 1, 2p(x): 0.35, 0.35, 0.3
Var(X) =
6.확률어려움
xp(x)10.320.230.2540.25μ

X의 분포가 표와 같고 Y = 10X + 10입니다. Y의 표준편차 σY을(를) 구하시오.

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0.3, 0.2, 0.25, 0.25Y = 10X + 10
σY =
7.정규분포보통
−3−2−10123zz의 오른쪽 색칠한 넓이 = 0.0630

표준 정규 곡선 아래에서 z의 오른쪽 색칠한 넓이가 0.0630이 되도록 z를 끌어 놓으세요. z을 소수 둘째 자리까지 구하세요.

A = 0.0630
z =
8.정규분포어려움
157164171178185192199cm아래 30%

성인 남성의 키은(는) 평균 178 cm, 표준편차 7 cm인 정규분포를 따릅니다. 색칠한 하위 30%가 왼쪽에 오도록 기준값을 끌어 놓으세요. 기준값 x을 구하세요.

μ = 178 cmσ = 7 cm30%
x = cm
9.신뢰구간보통
μ₁ − μ₂0LUx̄₁ − x̄₂E = ?95%

두 휴대전화 모델의 배터리 수명을 비교한다. 모델 1: 휴대전화 30대, 평균 40.5 h, 알려진 표준 편차 8 h. 모델 2: 휴대전화 60대, 평균 33.5 h, 알려진 표준 편차 20 h. μ₁ − μ₂에 대한 95% 신뢰구간의 오차 한계 E을(를) 구하시오.

n₁ = 30x̄₁ = 40.5 hσ₁ = 8 hn₂ = 60x̄₂ = 33.5 hσ₂ = 20 h95%
E = h
10.신뢰구간어려움
μ₁ − μ₂, t(12) = 2.1790L = ?Ux̄₁ − x̄₂E95%

두 비료를 시험한다. 구획 집단 1: 7개 구획, 평균 수확량 13.5 kg, 표준 편차 3.5 kg. 구획 집단 2: 7개 구획, 평균 24.5 kg, 표준 편차 7.5 kg. 분산이 같다고 가정한다(합동 t, df = n₁ + n₂ − 2). μ₁ − μ₂에 대한 95% 신뢰구간의 하한을 구하시오.

n₁ = 7x̄₁ = 13.5s₁ = 3.5n₂ = 7x̄₂ = 24.5s₂ = 7.595%t(12) = 2.179
하한 = kg
11.가설 검정과 신뢰구간보통
1.04p = ?

모집단의 평균은 80이라고 주장되며, 모집단의 표준 편차는 16로 알려져 있다. 관측값 64개의 확률 표본의 평균은 82.08이다. H₀: μ = 80 대 H₁: μ > 80을(를) 검정하시오. p값 p을(를) 구하시오.

μ₀ = 80σ = 16n = 64x̄ = 82.08H₁: μ > μ₀
p =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
−1.961.96z = ?

한 임상 시험에서 치료 A를 받은 환자 120명 중 24명, 치료 B를 받은 환자 250명 중 68명이 회복한다. 합동 비율을 써서 H₀: p₁ = p₂에 대한 검정 통계량 z을(를) 구하시오.

x₁ = 24n₁ = 120x₂ = 68n₂ = 250
z =
13.선형 회귀와 상관보통
xy231328432535639xy246303540

표에는 x = 광고비(k€), y = 매출(k€)의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 그 합들이 주어져 있습니다. 이 합들로 피어슨 상관계수 r을(를) 구하세요.

n = 5Σx = 20Σy = 165Σx² = 90Σy² = 5515Σxy = 683
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy2841662083110351241xy5102040x = 5

표에는 x = 하중(kN), y = 늘음량(mm)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. x = 5일 때 ŷ을(를) 예측하세요.

n = 6x = 5
ŷ =
15.카이제곱 검정보통
버스자전거자동차합계학생12162957교직원31402192합계435650149

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

행 합계 = 92열 합계 = 43N = 149
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 8개 범주의 도수가, 같은 자료에서 평균을 추정한 푸아송 분포를 따르는지 확인합니다. 표를 이용해 유의수준 α = 0.01에서 임곗값 χ²crit을(를) 구하세요.

α = 0.01
χ²crit =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: A · 천장 효과

이것이 답인 이유

천장 효과는 아무도 더 높은 점수를 받을 수 없으므로 조건 간 차이를 가립니다. 바닥 효과는 그 반대로 과제가 너무 어려울 때 생깁니다.

답

A · 천장 효과
2.심리학 연구 방법

답: D · 조건을 역균형화하지 않아 생긴 연습 같은 순서 효과

이것이 답인 이유

모든 참가자가 같은 순서로 조건을 경험하면 향상이 목록이 아니라 연습을 반영할 수 있습니다. 역균형화(ABBA 또는 절반은 AB, 절반은 BA)가 이를 통제합니다.

답

D · 조건을 역균형화하지 않아 생긴 연습 같은 순서 효과
3.기술통계

답: s = 18.48

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 = 222/6 = 37

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = (−20)² + 20² + 23² + (−17)² + (−9)² + 3² = 1708

표준편차

s = √(1708/5) = 18.48

답

s = 18.48
4.기술통계

답: P = 0.02275

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) = 0.9772
P = 1 − 0.9772 = 0.02275

답

P = 0.02275
5.확률

답: Var(X) = 0.6475

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.

평균

μ = 0·0.35 + 1·0.35 + 2·0.3 = 0.95

제곱의 평균

E(X²) = 0·0.35 + 1·0.35 + 4·0.3 = 1.55

분산

Var(X) = 1.55 − 0.95² = 0.6475

답

Var(X) = 0.6475
6.확률

답: σY = 11.61

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 = 2.45, Var(X) = 1.347, σX = 1.161

일차 변환

σY = |10|·1.161 = 11.61

답

σY = 11.61

평균은 실제로 이동합니다: E(Y) = 10·2.45 + 10 = 34.5.

7.정규분포

답: z = 1.53

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 − 0.0630 = 0.9370

z-표를 거꾸로 읽기

표 안에서 0.9370을 찾아 z를 읽으세요.

z = 1.53

답

z = 1.53
8.정규분포

답: x = 174.4 cm

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) = 0.3

표에서 구한 z

z ≈ −0.52

원래 단위로 되돌리기

x = 178 − 0.52·7 = 174.4 cm

답

x = 174.4 cm
9.신뢰구간

답: E = 5.814 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 = 40.5 − 33.5 = 7

표준오차

SE = √(8²/30 + 20²/60) = 2.966

오차 한계

E = 1.96·2.966 = 5.814

답

E = 5.814 h

구간이 0을 포함하지 않으므로 두 평균은 유의하게 다릅니다.

10.신뢰구간

답: 하한 = −17.82 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 = (6·3.5² + 6·7.5²)/12 = 34.25
sp = 5.852

오차 한계

E = 2.179·5.852·√(1/7 + 1/7) = 6.816

구간

−11 ± 6.816 → [−17.82, −4.184]

답

하한 = −17.82 kg
11.가설 검정과 신뢰구간

답: p = 0.1492

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 = 16/√64 = 2
z = (82.08 − 80)/2 = 1.04

꼬리 면적

Φ(1.04) = 0.8508
1 − Φ(1.04) = 0.1492

p값

p = 0.1492

답

p = 0.1492

p > 0.05이므로 5% 수준에서 H₀를 기각하지 않습니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: z = −1.5

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 = 24/120 = 0.2
p̂₂ = 68/250 = 0.272
p̂ = 92/370 = 0.2486

H₀에서의 표준 오차

SE = √(0.2486·0.7514·(1/120 + 1/250)) = 0.048

검정통계량

z = (0.2 − 0.272)/0.048 = −1.5

답

z = −1.5

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

13.선형 회귀와 상관

답: r = 0.8693

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 = 683 − 20·165/5 = 23
Sxx = 90 − 20²/5 = 10
Syy = 5515 − 165²/5 = 70

상관계수

r = 23/√(10·70) = 0.8693

답

r = 0.8693
14.선형 회귀와 상관

답: ŷ = 18.51

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 = 151/6 = 25.17

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 233

회귀직선

b = 233/70 = 3.329
a = 25.17 − 3.329·7 = 1.867
ŷ = 1.867 + 3.329·x

예측

ŷ = 1.867 + 3.329·5 = 18.51

답

ŷ = 18.51
15.카이제곱 검정

답: E = 26.55

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 = 92·43/149 = 26.55

답

E = 26.55
16.카이제곱 검정

답: χ²crit = 16.81

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 = 8 − 1 − 1 = 6

표

χ²crit(df = 6, α = 0.01) = 16.812

답

χ²crit = 16.812

계산한 χ²이 이 값보다 크면 H₀을 기각합니다.

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