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

새로운 우울 설문지가 다음 1년 동안 어떤 학생이 치료를 받을지 예측합니다. 이것은 어떤 유형의 타당도를 지지합니까?

  1. A안면 타당도
  2. B공인 타당도
  3. C예측 타당도
  4. D내용 타당도
2.심리학 연구 방법어려움

밀그램의 복종 연구에서 참가자들은 실제로 전기 충격을 가한다고 믿었습니다. 가장 직접적으로 제기되는 윤리적 문제는 무엇이며, 부분적으로 어떻게 다루어졌습니까?

  1. A비밀 보장 결여, 이름을 공개하여 다룸
  2. B기만과 잠재적 고통, 철저한 디브리핑으로 다룸
  3. C통제집단의 결여, 참가자를 조건에 무선 배정하여 다룸
  4. D아동 참여, 부모 동의로 다룸
3.기술통계보통
152025303540455055

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 15, 56, 43, 54, 36, 55, 22.

n = 7
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

시험 점수는 평균 70, 표준편차 5인 정규분포를 따릅니다. 75점의 z점수 z를 구하세요.

μ = 70σ = 5x = 75
z =
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
n = 7, p = 0.5: P(X = 1) = ?k01234567

어떤 시험에 객관식 문제가 7개 있습니다. 찍어서 푸는 학생은 각 문제를 독립적으로 확률 0.5로 맞힙니다. 정확히 1개를 맞힐 확률 P는 얼마일까요?

n = 7p = 0.5k = 1
P =
7.정규분포보통
200 mm200.4 mmX + Y?

X는 평균 120 mm, 표준편차 0.3 mm인 정규분포를 따르고, Y는 독립이며 평균 80 mm, 표준편차 0.4 mm인 정규분포를 따릅니다. X + Y가 200.4 mm보다 클 확률 P을(를) 구하시오. z는 소수 둘째 자리로 반올림하시오.

μX = 120, σX = 0.3μY = 80, σY = 0.4X + Y > 200.4 mm
P =
8.정규분포어려움
235240245250255260265g아래 90%

봉지 무게은(는) 평균 250 g, 표준편차 5 g인 정규분포를 따릅니다. 색칠한 하위 90%가 왼쪽에 오도록 기준값을 끌어 놓으세요. 기준값 x을 구하세요.

μ = 250 gσ = 5 g90%
x = g
9.신뢰구간보통
n = 15, sd​ = 6.10L = ?Ud̄ = −5E90%

환자 15명의 혈압을 치료 전후에 측정한다. 차이 d = 전 − 후(mmHg)의 평균은 −5, 표준 편차는 6.1이다. 평균 차이에 대한 90% 신뢰구간의 하한을 구하시오.

n = 15d̄ = −5sd = 6.190%t(14) = 1.761
하한 = mmHg
10.신뢰구간어려움
p = 0.5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0395%

불량품 비율에 대해서는 사전에 알려진 것이 없다. 비율에 대한 95% 신뢰구간의 오차 한계가 최대 0.03이(가) 되려면 제품을 몇 개 n 검사해야 하는가?

p = 0.5E = 0.0395%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
t −2.01102.011

학생 49명 표본의 평균 점수는 503.6, 표본 표준편차는 12입니다. H₀: μ = 500에 대한 검정통계량 t를 구하세요.

μ₀ = 500x̄ = 503.6s = 12n = 49
t =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
μ₀x̄c

H₀: μ = 200 대 H₁: μ < 200의 단측 z 검정을 표본 크기 100, α = 0.01에서 실시한다. 표준 편차는 5로 알려져 있다. 실제 평균은 198.6이다. 검정력 1 − β을(를) 퍼센트로 구하시오.

μ₀ = 200μ = 198.6σ = 5n = 100α = 0.01
1 − β = %
13.선형 회귀와 상관보통
xy16541858207522832489xy206080

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

n = 5
r² =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy256463676890109612105xy5106080100ŷ = 71

표에는 x = 공부 시간, y = 시험 점수의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 직선이 ŷ = 71을(를) 예측하는 값 x은(는) 얼마인가요?

n = 6ŷ = 71
x =
15.카이제곱 검정보통
버스자전거자동차합계학생25281871교직원421743102합계674561173

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

행 합계 = 102열 합계 = 45N = 173
E =
16.카이제곱 검정어려움
예아니요합계공장 A103040공장 B124860공장 C202040합계4298140dfα = 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 = 1403 × 2α = 0.05
χ² =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: C · 예측 타당도

이것이 답인 이유

점수가 나중의 준거를 예측할 때 예측 타당도가 입증됩니다. 공인 타당도는 같은 시점에 측정한 준거를 사용합니다.

답

C · 예측 타당도
2.심리학 연구 방법

답: B · 기만과 잠재적 고통, 철저한 디브리핑으로 다룸

이것이 답인 이유

참가자들은 충격에 대해 기만당했고 많은 사람이 큰 스트레스를 보였습니다. 밀그램은 참가자에게 디브리핑을 하고 "학습자"를 만나게 했으며, 추후 조사에서 대부분이 참여해서 다행이라고 답했지만 그 윤리성은 여전히 논쟁 중입니다.

답

B · 기만과 잠재적 고통, 철저한 디브리핑으로 다룸
3.기술통계

답: s = 16.59

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 = 281/7 = 40.14

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = (−25.14)² + 15.86² + 2.857² + 13.86² + (−4.143)² + 14.86² + (−18.14)² = 1651

표준편차

s = √(1651/6) = 16.59

답

s = 16.59
4.기술통계

답: z = 1

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 = (75 − 70)/5 = 1

답

z = 1
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: P = 0.05469

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.

이항분포 공식

P(X = 1) = 7·0.51·0.56 = 7·0.5·0.01563 = 0.05469

답

P = 0.05469
7.정규분포

답: P = 0.2119

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.

합의 분포

μ = 200 mm, σ = √(0.3² + 0.4²) = 0.5 mm

표준화하기

z = (200.4 − 200)/0.5 = 0.8

위쪽 꼬리

P = 1 − Φ(0.8) = 1 − 0.7881 = 0.2119

답

P = 0.2119
8.정규분포

답: x = 256.4 g

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) = 0.9

표에서 구한 z

z ≈ 1.28

원래 단위로 되돌리기

x = 250 + 1.28·5 = 256.4 g

답

x = 256.4 g
9.신뢰구간

답: 하한 = −7.774 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 = 1.761·6.1/√15 = 2.774

구간

−5 ± 2.774 → [−7.774, −2.226]

답

하한 = −7.774 mmHg
10.신뢰구간

답: n = 1068

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 = 1.96²·0.5·0.5/0.03² = 1067

올림하기

n = 1068

답

n = 1068
11.가설 검정과 신뢰구간

답: t = 2.1

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/√49 = 12/7 = 1.714

검정통계량

t = (503.6 − 500)/1.714 = 2.1

답

t = 2.1
t0.025; df = 48 = 2.011

|t| > 2.011이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각합니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: 1 − β = 68.23 %

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 = 5/√100 = 0.5
x̄c = 200 − 2.326·0.5 = 198.8

참 평균에서의 z

z = (198.8 − 198.6)/0.5 = 0.474

전력

검정력 = P(Z < 0.474) = 68.23%
1 − β = 68.23%

답

1 − β = 68.23%
13.선형 회귀와 상관

답: r² = 0.9613

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 = 100/5 = 20
ȳ = 359/5 = 71.8

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 190
Syy = Σ(y − ȳ)² = 938.8

결정계수

r² = 190²/(40·938.8) = 0.9613

답

r² = 0.9613

y의 변동 중 약 96.13%가 직선으로 설명됩니다.

14.선형 회귀와 상관

답: x = 5.045

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 = 486/6 = 81

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 358

회귀직선

b = 358/70 = 5.114
a = 81 − 5.114·7 = 45.2
ŷ = 45.2 + 5.114·x

x 구하기

x = (71 − 45.2)/5.114 = 5.045

답

x = 5.045
15.카이제곱 검정

답: E = 26.53

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 = 102·45/173 = 26.53

답

E = 26.53
16.카이제곱 검정

답: χ² = 10.95

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: 12, 28
공장 B: 18, 42
공장 C: 12, 28

카이제곱 통계량

χ² = (10 − 12)²/12 + (30 − 28)²/28 + (12 − 18)²/18 + (48 − 42)²/42 + (20 − 12)²/12 + (20 − 28)²/28
χ² = 10.95

의사 결정

df = 2, χ²crit = 5.991
10.95 > 5.991

답

χ² = 10.95

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

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