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

반분 신뢰도는 무엇을 포함합니까?

  1. A표본을 실험집단과 통제집단으로 나누어 점수를 비교하는 것
  2. B내적 일관성을 확인하기 위해 같은 검사의 두 절반의 점수를 비교하는 것
  3. C표본의 두 절반을 서로 다른 시간에 검사하는 것
  4. D두 관찰자가 각각 회기의 절반씩 맡는 것
2.심리학 연구 방법어려움

한 자기보고 척도에서 많은 진술에 동의하는 사람이 내용과 관계없이 높은 점수를 받는다는 것이 발견됩니다. 이것은 어떤 반응 편향이며 어떻게 줄일 수 있습니까?

  1. A묵종 편향, 역문항을 포함한다
  2. B사회적 바람직성 편향, 더 큰 표본을 사용한다
  3. C순서 효과, 참가자를 역균형화한다
  4. D요구 특성, 이중맹검 설계를 사용한다
3.기술통계보통
15202530354045505560

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 60, 14, 14, 30, 17, 54, 14.

n = 7
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 70, 표준편차 12인 정규분포를 따릅니다. 74.8보다 작은 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 70σ = 12x = 74.8
P =
5.확률보통
xp(x)00.320.340.3560.05μ = 2.3

표의 분포에 대해 X의 분산 Var(X)을(를) 구하시오.

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0.3, 0.3, 0.35, 0.05
Var(X) =
6.확률어려움
xp(x)00.110.2520.130.240.35μ

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

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0.1, 0.25, 0.1, 0.2, 0.35Y = 5X + 20
σY =
7.정규분포보통
750 g764.8 gX + Y?

X는 평균 250 g, 표준편차 4 g인 정규분포를 따르고, Y는 독립이며 평균 500 g, 표준편차 9 g인 정규분포를 따릅니다. X + Y가 764.8 g보다 클 확률 P을(를) 구하시오. z는 소수 둘째 자리로 반올림하시오.

μX = 250, σX = 4μY = 500, σY = 9X + Y > 764.8 g
P =
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
x̄E₁ = 9.890%, n = 64x̄E₂ = ?95%, n = 256

관측값 64개와 알려진 σ에 근거한 평균의 90% 신뢰구간의 오차 한계는 9.8이다. 관측값 256개에 근거한 95% 구간의 오차 한계 E₂은(는) 얼마인가?

90%n₁ = 64E₁ = 9.895%n₂ = 256
E₂ =
10.신뢰구간어려움
σ = 19, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 190%

모표준편차는 19입니다. 평균에 대한 90% 신뢰구간의 오차 한계가 1 이하가 되려면 표본 크기 n이(가) 얼마나 커야 할까요?

σ = 19E = 190%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
−2.4p = ?

모집단의 평균은 120이라고 주장되며, 모집단의 표준 편차는 36로 알려져 있다. 관측값 144개의 확률 표본의 평균은 112.8이다. H₀: μ = 120 대 H₁: μ < 120을(를) 검정하시오. p값 p을(를) 구하시오.

μ₀ = 120σ = 36n = 144x̄ = 112.8H₁: μ < μ₀
p =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
σ = 15, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 290%

평균에 대한 90% 신뢰구간의 오차 한계가 2 이하가 되려면 표본이 얼마나 커야 할까요? 표준편차는 15입니다. 최소 표본 크기 n를 구하세요.

σ = 15E = 290%
n =
13.선형 회귀와 상관보통
xy16521967227525752894xy20256080

표에는 x = 기온(°C), y = 아이스크림 판매량의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 그 합들이 주어져 있습니다. 이 합들로 피어슨 상관계수 r을(를) 구하세요.

n = 5Σx = 110Σy = 363Σx² = 2510Σy² = 27279Σxy = 8262
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy336441543647756xy464050x = 6.5

표에는 x = 광고비(k€), y = 매출(k€)의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. x = 6.5일 때 ŷ을(를) 예측하세요.

n = 5x = 6.5
ŷ =
15.카이제곱 검정보통
결함 없음경미한 결함중대한 결함합계주간 근무702624120야간 근무20192160합계904545180

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

N = 1802 × 3
χ² =
16.카이제곱 검정어려움

행 4개, 열 4개(합계 제외)인 분할표로 카이제곱 독립성 검정을 합니다. 이 검정의 자유도 df은(는) 얼마인가요?

4 × 4
df =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: B · 내적 일관성을 확인하기 위해 같은 검사의 두 절반의 점수를 비교하는 것

이것이 답인 이유

두 절반이 같은 구성개념을 측정한다면 그 점수는 높은 상관을 보여야 합니다. 크론바흐 알파는 이 생각을 가능한 모든 분할로 확장합니다.

답

B · 내적 일관성을 확인하기 위해 같은 검사의 두 절반의 점수를 비교하는 것
2.심리학 연구 방법

답: A · 묵종 편향, 역문항을 포함한다

이것이 답인 이유

묵종은 문항에 동의하는 경향입니다. 긍정 문항과 부정 문항을 섞으면 모든 것에 동의해도 더 이상 극단 점수가 나오지 않습니다.

답

A · 묵종 편향, 역문항을 포함한다
3.기술통계

답: s = 20.02

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 = 203/7 = 29

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = 31² + (−15)² + (−15)² + 1² + (−12)² + 25² + (−15)² = 2406

표준편차

s = √(2406/6) = 20.02

답

s = 20.02
4.기술통계

답: P = 0.6554

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 = 0.4

표준정규분포표

Φ(0.4) = 0.6554
P = 0.6554

답

P = 0.6554
5.확률

답: Var(X) = 3.31

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 = 0·0.3 + 2·0.3 + 4·0.35 + 6·0.05 = 2.3

제곱의 평균

E(X²) = 0·0.3 + 4·0.3 + 16·0.35 + 36·0.05 = 8.6

분산

Var(X) = 8.6 − 2.3² = 3.31

답

Var(X) = 3.31
6.확률

답: σY = 7.155

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) = 2.047, σX = 1.431

일차 변환

σY = |5|·1.431 = 7.155

답

σY = 7.155

평균은 실제로 이동합니다: E(Y) = 5·2.45 + 20 = 32.25.

7.정규분포

답: P = 0.06681

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 = 750 g, σ = √(4² + 9²) = 9.849 g

표준화하기

z = (764.8 − 750)/9.849 = 1.5

위쪽 꼬리

P = 1 − Φ(1.5) = 1 − 0.9332 = 0.06681

답

P = 0.06681
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: E₂ = 5.838

Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1.645 (90%), 1.96 (95%), 2.576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.

오차 한계의 비

E₂/E₁ = (1.96/1.645)·√(64/256) = 0.5957

새 오차 한계

E₂ = 9.8·0.5957 = 5.838

답

E₂ = 5.838
10.신뢰구간

답: n = 977

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.

n에 대해 풀기

n = (1.645·19/1)² = 976.9

올림하기

표본 크기는 정수이고, 내림하면 오차 한계가 너무 커집니다.

n = 977

답

n = 977
11.가설 검정과 신뢰구간

답: p = 0.008198

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 = 36/√144 = 3
z = (112.8 − 120)/3 = −2.4

꼬리 면적

Φ(2.4) = 0.9918
1 − Φ(2.4) = 0.0082

p값

p = 0.008198

답

p = 0.008198

p ≤ 0.05이므로 5% 수준에서 H₀를 기각합니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: n = 153

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.

n에 대해 풀기

n = (1.645·15/2)² = 152.2

올림하기

n = 153

답

n = 153
13.선형 회귀와 상관

답: r = 0.9565

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 = 8262 − 110·363/5 = 276
Sxx = 2510 − 110²/5 = 90
Syy = 27279 − 363²/5 = 925.2

상관계수

r = 276/√(90·925.2) = 0.9565

답

r = 0.9565
14.선형 회귀와 상관

답: ŷ = 51.5

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 = 25/5 = 5
ȳ = 223/5 = 44.6

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 46

회귀직선

b = 46/10 = 4.6
a = 44.6 − 4.6·5 = 21.6
ŷ = 21.6 + 4.6·x

예측

ŷ = 21.6 + 4.6·6.5 = 51.5

답

ŷ = 51.5
15.카이제곱 검정

답: χ² = 10.2

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

주간 근무: 120·90/180 = 60, 120·45/180 = 30, 120·45/180 = 30
야간 근무: 60·90/180 = 30, 60·45/180 = 15, 60·45/180 = 15

카이제곱 통계량

χ² = (70 − 60)²/60 + (26 − 30)²/30 + (24 − 30)²/30 + (20 − 30)²/30 + (19 − 15)²/15 + (21 − 15)²/15
χ² = 10.2

답

χ² = 10.2

df = 2. α = 0.05에서 임곗값은 5.991이므로 H₀(독립)은 기각됩니다.

16.카이제곱 검정

답: df = 9

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

답

df = 9

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