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. A바닥 효과
  2. B순서 효과
  3. C연습 효과
  4. D천장 효과
2.심리학 연구 방법어려움

"지능" 검사가 주로 사람들이 얼마나 빨리 타자를 치는지 측정합니다. 가장 분명히 부족한 타당도 유형은 무엇입니까?

  1. A검사–재검사 신뢰도
  2. B구성 타당도
  3. C평정자 간 신뢰도
  4. D내적 일관성
3.기술통계보통
38404244464850525456

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 57, 37, 43, 44, 53.

n = 5
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 70, 표준편차 8인 정규분포를 따릅니다. 63.6보다 큰 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 70σ = 8x = 63.6
P =
5.확률보통
n = 15k = 4N = ?

15명 중에서 4명으로 된 위원회를 뽑는 방법 N은 몇 가지일까요? 순서는 상관없습니다.

n = 15k = 4
N =
6.확률어려움
xp(x)00.3510.220.2530.2μ

X의 분포가 표와 같고 Y = 5X + 20입니다. Y의 표준편차 σY을(를) 구하시오.

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0.35, 0.2, 0.25, 0.2Y = 5X + 20
σY =
7.정규분포보통
−3−2−10123zz의 오른쪽 색칠한 넓이 = 0.0418

표준 정규 곡선 아래에서 z의 오른쪽 색칠한 넓이가 0.0418이 되도록 z를 끌어 놓으세요. z을 소수 둘째 자리까지 구하세요.

A = 0.0418
z =
8.정규분포어려움
157164171178185192199cm아래 15%

성인 남성의 키은(는) 평균 178 cm, 표준편차 7 cm인 정규분포를 따릅니다. 색칠한 하위 15%가 왼쪽에 오도록 기준값을 끌어 놓으세요. 기준값 x을 구하세요.

μ = 178 cmσ = 7 cm15%
x = cm
9.신뢰구간보통
n = 6, s = 16.5LU = ?x̄ = 45E95%

항목 6개의 표본 평균은 45, 표준편차는 s = 16.5입니다. 모집단은 대략 정규분포를 따릅니다. 평균에 대한 95% 신뢰구간의 상한을 구하세요.

n = 6x̄ = 45s = 16.595%t(5) = 2.571
상한 =
10.신뢰구간어려움
p = 0.5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0595%

불량품 비율에 대해서는 사전에 알려진 것이 없다. 비율에 대한 95% 신뢰구간의 오차 한계가 최대 0.05이(가) 되려면 제품을 몇 개 n 검사해야 하는가?

p = 0.5E = 0.0595%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
−2.0642.064t = ?df = 24

두 교수법을 비교한다. 집단 1: 학생 11명, 평균 점수 69.5, 표준 편차 6.5. 집단 2: 학생 15명, 평균 점수 67, 표준 편차 7.5. 모집단 분산이 같다고 가정하고 합동 이표본 t 검정을 쓴다. 차이를 x̄₁ − x̄₂(집단 1 빼기 집단 2)로 하여 H₀: μ₁ = μ₂에 대한 검정 통계량 t을(를) 구하시오.

n₁ = 11x̄₁ = 69.5s₁ = 6.5n₂ = 15x̄₂ = 67s₂ = 7.5
t =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
μ₀x̄c

H₀: μ = 80 대 H₁: μ < 80의 단측 z 검정을 표본 크기 36, α = 0.05에서 실시한다. 표준 편차는 9로 알려져 있다. 실제 평균은 76.55이다. 제2종 오류의 확률 β을(를) 퍼센트로 구하시오.

μ₀ = 80μ = 76.55σ = 9n = 36α = 0.05
β = %
13.선형 회귀와 상관보통
xy250357465566675784xy2466080

표에는 x = 광고비(k€), y = 매출(k€)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선의 결정계수 r²을(를) 구하세요.

n = 6
r² =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy127225325423523xy242426x = 1.5

표에는 x = 자동차 연식(년), y = 가격(k€)의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 새 관측값 (1.5, 28)이(가) 얻어졌습니다. 잔차 e = y − ŷ를 구하세요.

n = 5(1.5, 28)
e =
15.카이제곱 검정보통
낮음중간높음합계도시392938106농촌19283380합계585771186

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

행 합계 = 106열 합계 = 58N = 186
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

행 4개, 열 4개(합계 제외)인 분할표로 카이제곱 독립성 검정을 합니다. 표를 이용해 유의수준 α = 0.05에서 임곗값 χ²crit을(를) 구하세요.

α = 0.05
χ²crit =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: D · 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

D · 천장 효과
2.심리학 연구 방법

답: B · 구성 타당도

이것이 답인 이유

구성 타당도는 측정이 기저의 구성개념을 실제로 반영하는지입니다. 검사는 엉뚱한 것을 측정하면서도 신뢰로울 수 있습니다.

답

B · 구성 타당도
3.기술통계

답: s = 8.075

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 = 234/5 = 46.8

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = 10.2² + (−9.8)² + (−3.8)² + (−2.8)² + 6.2² = 260.8

표준편차

s = √(260.8/4) = 8.075

답

s = 8.075
4.기술통계

답: P = 0.7881

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 = −0.8

표준정규분포표

Φ(−0.8) = 0.2119
P = 1 − 0.2119 = 0.7881

답

P = 0.7881
5.확률

답: N = 1365

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(15, 4) = (15·14·13·12)/(4·3·2·1) = 1365

답

N = 1365
6.확률

답: σY = 5.723

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 = 1.3, Var(X) = 1.31, σX = 1.145

일차 변환

σY = |5|·1.145 = 5.723

답

σY = 5.723

평균은 실제로 이동합니다: E(Y) = 5·1.3 + 20 = 26.5.

7.정규분포

답: z = 1.73

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 − 0.0418 = 0.9582

z-표를 거꾸로 읽기

표 안에서 0.9582을 찾아 z를 읽으세요.

z = 1.73

답

z = 1.73
8.정규분포

답: x = 170.7 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) = 0.15

표에서 구한 z

z ≈ −1.04

원래 단위로 되돌리기

x = 178 − 1.04·7 = 170.7 cm

답

x = 170.7 cm
9.신뢰구간

답: 상한 = 62.32

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 = 5, t = 2.571

오차 한계

E = 2.571·16.5/√6 = 17.32

구간

45 ± 17.32 → [27.68, 62.32]

답

상한 = 62.32
10.신뢰구간

답: n = 385

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 = 1.96²·0.5·0.5/0.05² = 384.2

올림하기

n = 385

답

n = 385
11.가설 검정과 신뢰구간

답: t = 0.887

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.

합동 분산

sp² = (10·6.5² + 14·7.5²)/24 = 50.42
sp = 7.1

표준오차

SE = 7.1·√(1/11 + 1/15) = 2.819

검정통계량

t = (69.5 − 67)/2.819 = 0.887

답

t = 0.887

df = 24에서 양측 5% 임곗값은 2.064입니다. |t|가 더 작으므로 H₀를 기각하지 않습니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: β = 25.62 %

검정력: 검정력 = 1 − β는 H₀가 거짓일 때 H₀를 기각할 확률입니다. μ₀와 z_α에서 기준값 x̄c를 구한 다음, 참 평균을 써서 x̄c 너머에 들어갈 확률을 계산합니다: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

임계 표본 평균

SE = 9/√36 = 1.5
x̄c = 80 − 1.645·1.5 = 77.53

참 평균에서의 z

z = (77.53 − 76.55)/1.5 = 0.655

제2종 오류

검정력 = P(Z < 0.655) = 74.38%
β = 100% − 74.38% = 25.62%

답

β = 25.62%
13.선형 회귀와 상관

답: r² = 0.9736

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 = 27/6 = 4.5
ȳ = 397/6 = 66.17

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 112.5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 742.8

결정계수

r² = 112.5²/(17.5·742.8) = 0.9736

답

r² = 0.9736

y의 변동 중 약 97.36%가 직선으로 설명됩니다.

14.선형 회귀와 상관

답: e = 1.9

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 = 15/5 = 3
ȳ = 123/5 = 24.6

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −10

회귀직선

b = −10/10 = −1
a = 24.6 − (−1)·3 = 27.6
ŷ = 27.6 − 1·x

예측값

ŷ = 27.6 + (−1)·1.5 = 26.1

잔차

e = 28 − 26.1 = 1.9

답

e = 1.9

점이 직선 위쪽에 있습니다.

15.카이제곱 검정

답: E = 33.05

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 = 106·58/186 = 33.05

답

E = 33.05
16.카이제곱 검정

답: χ²crit = 16.92

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 = (4 − 1)·(4 − 1) = 9

표

χ²crit(df = 9, α = 0.05) = 16.919

답

χ²crit = 16.919

계산한 χ²이 이 값보다 크면 H₀을 기각합니다.

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