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

연구자가 성별(남/여)과 선호 영화 장르(네 범주) 사이에 연관이 있는지 검정하려고 합니다. 적절한 검정은 무엇입니까?

  1. A카이제곱 독립성 검정
  2. B피어슨 상관
  3. C일원분산분석
  4. D대응표본 t검정
2.심리학 연구 방법어려움

연구자가 아이스크림 판매량과 익사 사망이 정적 상관이 있음을 발견합니다. 가장 그럴듯한 설명은 무엇입니까?

  1. A더운 날씨가 아이스크림 판매와 수영을 모두 늘린다
  2. B그 상관은 틀림없이 계산 오류이다
  3. C아이스크림이 익사를 일으킨다
  4. D익사가 아이스크림 판매를 늘린다
3.기술통계보통
2025303540455055

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 52, 19, 59, 16, 44, 23.

n = 6
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 50, 표준편차 10인 정규분포를 따릅니다. 42보다 큰 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 50σ = 10x = 42
P =
5.확률보통
xp(x)100.1200.35300.2400.35μ = 28

표의 분포에 대해 X의 분산 Var(X)을(를) 구하시오.

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0.1, 0.35, 0.2, 0.35
Var(X) =
6.확률어려움
n = 5, p = 0.1: P(X ≤ 1) = ?k012345

부품 5개를 시험하며, 각 부품은 독립적으로 확률 0.1로 고장 납니다. 고장이 많아야 하나일 확률 P는 얼마일까요?

n = 5p = 0.1
P =
7.정규분포보통
−3−2−10123z−z와 z 사이의 색칠한 넓이 = 0.9357

표준 정규 곡선 아래에서 −z와 z 사이의 색칠한 넓이가 0.9357이 되도록 z를 끌어 놓으세요. z을 소수 둘째 자리까지 구하세요.

A = 0.9357
z =
8.정규분포어려움
10 g0X − Y?

1번 라인 제품의 질량 X와 2번 라인 제품의 질량 Y은(는) 독립이며 정규분포를 따릅니다. X는 평균 500 g, 표준편차 8 g이고 Y는 평균 490 g, 표준편차 6 g입니다. X가 Y보다 클 확률 P을(를) 구하시오. z는 소수 둘째 자리로 반올림하시오.

μX = 500 g, σX = 8 gμY = 490 g, σY = 6 g
P =
9.신뢰구간보통
n = 15, s = 3LUx̄ = 60E = ?99%

항목 15개의 표본 평균은 60, 표준편차는 s = 3입니다. 모집단은 대략 정규분포를 따릅니다. 평균에 대한 99% 신뢰구간의 오차 한계 E을(를) 구하세요.

n = 15x̄ = 60s = 399%t(14) = 2.977
E =
10.신뢰구간어려움
p = 0.5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0299%

불량품 비율에 대해서는 사전에 알려진 것이 없다. 비율에 대한 99% 신뢰구간의 오차 한계가 최대 0.02이(가) 되려면 제품을 몇 개 n 검사해야 하는가?

p = 0.5E = 0.0299%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
−0.80.8p = ?

모집단의 평균은 120이라고 주장되며, 모집단의 표준 편차는 9로 알려져 있다. 관측값 36개의 확률 표본의 평균은 121.2이다. H₀: μ = 120 대 H₁: μ ≠ 120을(를) 검정하시오. p값 p을(를) 구하시오.

μ₀ = 120σ = 9n = 36x̄ = 121.2H₁: μ ≠ μ₀
p =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
μ₀x̄c

H₀: μ = 200 대 H₁: μ > 200의 단측 z 검정을 표본 크기 25, α = 0.01에서 실시한다. 표준 편차는 7.5로 알려져 있다. 실제 평균은 205.55이다. 검정력 1 − β을(를) 퍼센트로 구하시오.

μ₀ = 200μ = 205.55σ = 7.5n = 25α = 0.01
1 − β = %
13.선형 회귀와 상관보통
xy364469571672782886xy4687080

표에는 x = 공부 시간, y = 시험 점수의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 피어슨 상관계수 r을(를) 구하세요.

n = 6
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy144254350452556664xy2465060x = 4.5

표에는 x = 공부 시간, y = 시험 점수의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 새 관측값 (4.5, 54)이(가) 얻어졌습니다. 잔차 e = y − ŷ를 구하세요.

n = 6(4.5, 54)
e =
15.카이제곱 검정보통
예아니요합계남성4456100여성2674100합계70130200

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 9개 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 · 카이제곱 독립성 검정

이것이 답인 이유

카이제곱 검정은 분할표에서 관찰 빈도와 기대 빈도를 비교하여 두 범주형 변수가 연관되어 있는지 검정합니다.

답

A · 카이제곱 독립성 검정
2.심리학 연구 방법

답: A · 더운 날씨가 아이스크림 판매와 수영을 모두 늘린다

이것이 답인 이유

제3의 변수인 기온이 둘 다를 일으킵니다. 이는 상관만으로는 인과를 보여 줄 수 없는 이유를 보여 줍니다.

답

A · 더운 날씨가 아이스크림 판매와 수영을 모두 늘린다
3.기술통계

답: s = 18.47

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 = 213/6 = 35.5

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = 16.5² + (−16.5)² + 23.5² + (−19.5)² + 8.5² + (−12.5)² = 1706

표준편차

s = √(1706/5) = 18.47

답

s = 18.47
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: Var(X) = 106

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 = 10·0.1 + 20·0.35 + 30·0.2 + 40·0.35 = 28

제곱의 평균

E(X²) = 100·0.1 + 400·0.35 + 900·0.2 + 1600·0.35 = 890

분산

Var(X) = 890 − 28² = 106

답

Var(X) = 106
6.확률

답: P = 0.9185

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.

고장 0개와 1개

P(X = 0) = 0.95 = 0.5905
P(X = 1) = 5·0.1·0.94 = 0.3281

더하기

P = 0.5905 + 0.3281 = 0.9185

답

P = 0.9185
7.정규분포

답: z = 1.85

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 + 0.9357)/2 = 0.9678

z-표를 거꾸로 읽기

표 안에서 0.9678을 찾아 z를 읽으세요.

z = 1.85

답

z = 1.85
8.정규분포

답: P = 0.8413

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 = 500 − 490 = 10 g, σ = 10 g

표준화하기

z = (0 − 10)/10 = −1

확률

P = 1 − Φ(−1) = 0.8413

답

P = 0.8413
9.신뢰구간

답: E = 2.306

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 = 14, t = 2.977

오차 한계

E = 2.977·3/√15 = 2.306

답

E = 2.306
10.신뢰구간

답: n = 4148

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 = 2.576²·0.5·0.5/0.02² = 4147

올림하기

n = 4148

답

n = 4148
11.가설 검정과 신뢰구간

답: p = 0.4237

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 = 9/√36 = 1.5
z = (121.2 − 120)/1.5 = 0.8

꼬리 면적

Φ(0.8) = 0.7881
1 − Φ(0.8) = 0.2119

p값

p = 2·0.2119 = 0.4237

답

p = 0.4237

p > 0.05이므로 5% 수준에서 H₀를 기각하지 않습니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: 1 − β = 91.53 %

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 = 7.5/√25 = 1.5
x̄c = 200 + 2.326·1.5 = 203.5

참 평균에서의 z

z = (203.5 − 205.55)/1.5 = −1.374

전력

검정력 = P(Z > −1.374) = 91.53%
1 − β = 91.53%

답

1 − β = 91.53%
13.선형 회귀와 상관

답: r = 0.9638

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 = 33/6 = 5.5
ȳ = 444/6 = 74

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 75
Syy = Σ(y − ȳ)² = 346

상관계수

r = 75/√(17.5·346) = 0.9638

답

r = 0.9638
14.선형 회귀와 상관

답: e = −2.419

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 = 21/6 = 3.5
ȳ = 320/6 = 53.33

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 54

회귀직선

b = 54/17.5 = 3.086
a = 53.33 − 3.086·3.5 = 42.53
ŷ = 42.53 + 3.086·x

예측값

ŷ = 42.53 + 3.086·4.5 = 56.42

잔차

e = 54 − 56.42 = −2.419

답

e = −2.419

점이 직선 아래쪽에 있습니다.

15.카이제곱 검정

답: χ² = 7.121

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: 100·70/200 = 35, 100·130/200 = 65
여성: 100·70/200 = 35, 100·130/200 = 65

카이제곱 통계량

χ² = (44 − 35)²/35 + (56 − 65)²/65 + (26 − 35)²/35 + (74 − 65)²/65
χ² = 7.121

답

χ² = 7.121

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

16.카이제곱 검정

답: χ²crit = 18.48

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 = 9 − 1 − 1 = 7

표

χ²crit(df = 7, α = 0.01) = 18.475

답

χ²crit = 18.475

계산한 χ²이 이 값보다 크면 H₀을 기각합니다.

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