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

평균의 표준오차는 언제 작아집니까?

  1. A표본 크기가 커질 때
  2. B변수를 서열 수준으로 측정할 때
  3. C평균이 커질 때
  4. D표본 크기가 작아질 때
2.심리학 연구 방법어려움

운동은 우울을 줄이며, 그 효과는 운동이 수면을 개선하고 수면이 다시 우울을 낮추기 때문에 생깁니다. 수면은 무엇으로 가장 잘 설명됩니까?

  1. A조절변수
  2. B매개변수
  3. C외재변수
  4. D통제변수
3.기술통계보통
2025303540455055

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 17, 47, 46, 43, 56.

n = 5
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 50, 표준편차 20인 정규분포를 따릅니다. 90보다 작은 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 50σ = 20x = 90
P =
5.확률보통
P(적어도 한 번 6) = ??1?2?3?4?5매 던지기에서 P(6) = 1/6

공정한 주사위를 5번 던집니다. 6이 적어도 한 번 나올 확률 P는 얼마일까요?

n = 5
P =
6.확률어려움
xp(x)100.2200.35300.1400.35μ

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

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0.2, 0.35, 0.1, 0.35Y = 5X + 20
σY =
7.정규분포보통
57.577P = ?

시험 점수은(는) 평균 65 점, 표준편차 10 점인 정규분포를 따릅니다. 57.5에서 77 점 사이에 있는 비율은 얼마일까요? P을(를) 소수로 답하세요.

μ = 65σ = 10x1 = 57.5x2 = 77
P =
8.정규분포어려움
380420460500540580620h아래 85%

배터리 수명은(는) 평균 500 h, 표준편차 40 h인 정규분포를 따릅니다. 색칠한 하위 85%가 왼쪽에 오도록 기준값을 끌어 놓으세요. 기준값 x을 구하세요.

μ = 500 hσ = 40 h85%
x = h
9.신뢰구간보통
n = 6, s = 10.5LU = ?x̄ = 51E99%

항목 6개의 표본 평균은 51, 표준편차는 s = 10.5입니다. 모집단은 대략 정규분포를 따릅니다. 평균에 대한 99% 신뢰구간의 상한을 구하세요.

n = 6x̄ = 51s = 10.599%t(5) = 4.032
상한 =
10.신뢰구간어려움
p ≈ 0.7, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.02595%

예비 연구에 따르면 제품의 약 0.7이(가) 불량이다. 비율에 대한 95% 신뢰구간의 오차 한계가 최대 0.025이(가) 되려면 제품을 몇 개 n 검사해야 하는가?

p ≈ 0.7E = 0.02595%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
−2.1792.179t = ?df = 12

직원 13명이 교육 과정 전후에 타자 시험을 본다. 각 사람에 대해 차이 d = 후 − 전(분당 단어 수)을 기록한다. 평균 차이는 3.2, 차이의 표준 편차는 3.6이다. H₀: μd = 0에 대한 대응 검정 통계량 t을(를) 구하시오.

n = 13d̄ = 3.2sd = 3.6
t =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
z −1.9601.96

측정값 16개의 표본 평균은 83.6입니다. 모표준편차는 15입니다. 평균에 대한 95% 신뢰구간의 하한 L를 구하세요.

x̄ = 83.6σ = 15n = 1695%
L =
13.선형 회귀와 상관보통
xy15391852215824642782xy152025406080

표에는 x = 기온(°C), y = 아이스크림 판매량의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선의 결정계수 r²을(를) 구하세요.

n = 5
r² =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy252362474582684796xy2466080100x = 3.5

표에는 x = 공부 시간, y = 시험 점수의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. x = 3.5일 때 ŷ을(를) 예측하세요.

n = 6x = 3.5
ŷ =
15.카이제곱 검정보통
호전됨호전되지 않음합계신약6456120위약463480합계11090200

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

N = 2002 × 2
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 8개 범주의 도수가, 같은 자료에서 평균을 추정한 푸아송 분포를 따르는지 확인합니다. 표를 이용해 유의수준 α = 0.05에서 임곗값 χ²crit을(를) 구하세요.

α = 0.05
χ²crit =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: A · 표본 크기가 커질 때

이것이 답인 이유

표준오차는 표본 평균이 모집단 평균을 중심으로 얼마나 변하는지 추정합니다. 표본이 클수록 추정이 더 정밀합니다.

답

A · 표본 크기가 커질 때
2.심리학 연구 방법

답: B · 매개변수

이것이 답인 이유

매개변수는 예측변수와 결과 사이의 인과 경로에 놓여 효과가 어떻게 또는 왜 생기는지 설명합니다.

답

B · 매개변수
3.기술통계

답: s = 14.69

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 = 209/5 = 41.8

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = (−24.8)² + 5.2² + 4.2² + 1.2² + 14.2² = 862.8

표준편차

s = √(862.8/4) = 14.69

답

s = 14.69
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) = 0.9772
P = 0.9772

답

P = 0.9772
5.확률

답: P = 0.5981

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)5 = 0.4019
P = 1 − 0.4019 = 0.5981

답

P = 0.5981
6.확률

답: σY = 57.88

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 = 26, Var(X) = 134, σX = 11.58

일차 변환

σY = |5|·11.58 = 57.88

답

σY = 57.88

평균은 실제로 이동합니다: E(Y) = 5·26 + 20 = 150.

7.정규분포

답: P = 0.6583

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 = (57.5 − 65)/10 = −0.75
z₂ = (77 − 65)/10 = 1.2

사이의 넓이

P = Φ(1.2) − Φ(−0.75) = 0.8849 − 0.2266 = 0.6583

답

P = 0.6583
8.정규분포

답: x = 542 h

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) = 0.85

표에서 구한 z

z ≈ 1.04

원래 단위로 되돌리기

x = 500 + 1.04·40 = 542 h

답

x = 542 h
9.신뢰구간

답: 상한 = 68.28

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 = 4.032

오차 한계

E = 4.032·10.5/√6 = 17.28

구간

51 ± 17.28 → [33.72, 68.28]

답

상한 = 68.28
10.신뢰구간

답: n = 1291

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 = 1.96²·0.7·0.3/0.025² = 1291

올림하기

n = 1291

답

n = 1291
11.가설 검정과 신뢰구간

답: t = 3.205

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 = 3.6/√13 = 0.9985

검정통계량

t = 3.2/0.9985 = 3.205

답

t = 3.205

df = 12에서 양측 5% 임곗값은 2.179입니다. |t|가 더 크므로 H₀를 기각합니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: L = 76.25

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.

오차 한계

E = 1.96·15/√16 = 7.35

구간 끝값

L = 83.6 − 7.35 = 76.25

답

L = 76.25
13.선형 회귀와 상관

답: r² = 0.9566

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 = 105/5 = 21
ȳ = 295/5 = 59

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 294
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1004

결정계수

r² = 294²/(90·1004) = 0.9566

답

r² = 0.9566

y의 변동 중 약 95.66%가 직선으로 설명됩니다.

14.선형 회귀와 상관

답: ŷ = 66.6

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 = 450/6 = 75

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 147

회귀직선

b = 147/17.5 = 8.4
a = 75 − 8.4·4.5 = 37.2
ŷ = 37.2 + 8.4·x

예측

ŷ = 37.2 + 8.4·3.5 = 66.6

답

ŷ = 66.6
15.카이제곱 검정

답: χ² = 0.3367

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

신약: 120·110/200 = 66, 120·90/200 = 54
위약: 80·110/200 = 44, 80·90/200 = 36

카이제곱 통계량

χ² = (64 − 66)²/66 + (56 − 54)²/54 + (46 − 44)²/44 + (34 − 36)²/36
χ² = 0.3367

답

χ² = 0.3367

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

16.카이제곱 검정

답: χ²crit = 12.59

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 = 0.05) = 12.592

답

χ²crit = 12.592

계산한 χ²이 이 값보다 크면 H₀을 기각합니다.

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