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

p값이 0.03이라는 것은 무엇을 뜻합니까?

  1. A영가설이 참이라면 이만큼 극단적인 자료가 약 3%의 확률로 나타난다
  2. B효과가 크다
  3. C관찰된 자료가 주어졌을 때 영가설이 참일 확률이 3%에 불과하다
  4. D결과가 97%의 확률로 재현된다
2.심리학 연구 방법어려움

질적 연구에서 성찰성(reflexivity)이란 연구자가 무엇을 하는 것입니까?

  1. A신뢰도를 확인하기 위해 연구를 반복한다
  2. B자신의 배경과 가정이 분석을 어떻게 형성할 수 있는지 성찰한다
  3. C주제를 수치 자료로 바꾼다
  4. D편향을 없애기 위해 무선 표본을 사용한다
3.기술통계보통
30354045505560

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 29, 47, 60, 29, 39.

n = 5
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 70, 표준편차 8인 정규분포를 따릅니다. 74.8보다 큰 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 70σ = 8x = 74.8
P =
5.확률보통
P(적어도 한 번 6) = ??1?2?3?4?5?6?7매 던지기에서 P(6) = 1/6

공정한 주사위를 7번 던집니다. 6이 적어도 한 번 나올 확률 P는 얼마일까요?

n = 7
P =
6.확률어려움
€p(x)−20.8360.15980.02

게임 한 판을 하는 데 €2이 듭니다. 확률 0.15로 €8을, 확률 0.02로 €100을 따고, 그렇지 않으면 아무것도 따지 못합니다. 건 돈은 돌려받지 못합니다. 한 판당 기대 순이익 E(G)을(를) 구하시오.

건 돈 = €2€8: p = 0.15€100: p = 0.02
E(G) = €
7.정규분포보통
23.341.3P = ?

배송 시간은(는) 평균 32 min, 표준편차 6 min인 정규분포를 따릅니다. 23.3에서 41.3 min 사이에 있는 비율은 얼마일까요? P을(를) 소수로 답하세요.

μ = 32σ = 6x1 = 23.3x2 = 41.3
P =
8.정규분포어려움
157164171178185192199cm아래 25%

성인 남성의 키은(는) 평균 178 cm, 표준편차 7 cm인 정규분포를 따릅니다. 색칠한 하위 25%가 왼쪽에 오도록 기준값을 끌어 놓으세요. 기준값 x을 구하세요.

μ = 178 cmσ = 7 cm25%
x = cm
9.신뢰구간보통
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E90%

두 휴대전화 모델의 배터리 수명을 비교한다. 모델 1: 휴대전화 50대, 평균 110 h, 알려진 표준 편차 5 h. 모델 2: 휴대전화 80대, 평균 102.5 h, 알려진 표준 편차 10 h. μ₁ − μ₂에 대한 90% 신뢰구간의 하한을 구하시오.

n₁ = 50x̄₁ = 110 hσ₁ = 5 hn₂ = 80x̄₂ = 102.5 hσ₂ = 10 h90%
하한 = h
10.신뢰구간어려움
σ = 39, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 190%

모표준편차는 39입니다. 평균에 대한 90% 신뢰구간의 오차 한계가 1 이하가 되려면 표본 크기 n이(가) 얼마나 커야 할까요?

σ = 39E = 190%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
−2.3652.365t = ?df = 7

직원 8명이 교육 과정 전후에 타자 시험을 본다. 각 사람에 대해 차이 d = 후 − 전(분당 단어 수)을 기록한다. 평균 차이는 14.51, 차이의 표준 편차는 10.8이다. H₀: μd = 0에 대한 대응 검정 통계량 t을(를) 구하시오.

n = 8d̄ = 14.51sd = 10.8
t =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
μ₀x̄c

H₀: μ = 100 대 H₁: μ > 100의 단측 z 검정을 표본 크기 64, α = 0.01에서 실시한다. 표준 편차는 8로 알려져 있다. 실제 평균은 102이다. 검정력 1 − β을(를) 퍼센트로 구하시오.

μ₀ = 100μ = 102σ = 8n = 64α = 0.01
1 − β = %
13.선형 회귀와 상관보통
xy142357572785997xy5406080100

표에는 x = 공부 시간, y = 시험 점수의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선의 결정계수 r²을(를) 구하세요.

n = 5
r² =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy123222315413510610xy246101520ŷ = 21

표에는 x = 자동차 연식(년), y = 가격(k€)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 직선이 ŷ = 21을(를) 예측하는 값 x은(는) 얼마인가요?

n = 6ŷ = 21
x =
15.카이제곱 검정보통
버스자전거자동차합계학생1023740교직원184042100합계286349140

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

N = 1402 × 3
χ² =
16.카이제곱 검정어려움
합격불합격합계18–30세43378031–50세13274051세 이상342660합계9090180dfα = 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 = 0.01에서 두 변수가 독립인지 검정하세요(연속성 수정 없음). 검정 통계량 χ²을(를) 계산한 다음 표의 임곗값과 비교하세요.

N = 1803 × 2α = 0.01
χ² =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: A · 영가설이 참이라면 이만큼 극단적인 자료가 약 3%의 확률로 나타난다

이것이 답인 이유

p값은 영가설이 참일 때 관찰된 것만큼 또는 그보다 극단적인 결과가 나올 확률입니다. 가설이 참일 확률이나 효과의 크기를 알려 주지 않습니다.

답

A · 영가설이 참이라면 이만큼 극단적인 자료가 약 3%의 확률로 나타난다
2.심리학 연구 방법

답: B · 자신의 배경과 가정이 분석을 어떻게 형성할 수 있는지 성찰한다

이것이 답인 이유

성찰성은 자료 수집과 해석에 대한 연구자의 영향을 인정하는 것이며, 질적 연구의 핵심 질 기준입니다.

답

B · 자신의 배경과 가정이 분석을 어떻게 형성할 수 있는지 성찰한다
3.기술통계

답: s = 13.12

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 = 204/5 = 40.8

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = (−11.8)² + 6.2² + 19.2² + (−11.8)² + (−1.8)² = 688.8

표준편차

s = √(688.8/4) = 13.12

답

s = 13.12
4.기술통계

답: P = 0.2743

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 = 0.6

표준정규분포표

Φ(0.6) = 0.7257
P = 1 − 0.7257 = 0.2743

답

P = 0.2743
5.확률

답: P = 0.7209

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)7 = 0.2791
P = 1 − 0.2791 = 0.7209

답

P = 0.7209
6.확률

답: E(G) = 1.2 €

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.

순 결과

G: 6 (p = 0.15), 98 (p = 0.02), −2 (p = 0.83)

기댓값

E(G) = 6·0.15 + 98·0.02 − 2·0.83 = 1.2 €

답

E(G) = 1.2 €

양수는 평균적으로 돈을 딴다는 뜻입니다.

7.정규분포

답: P = 0.8659

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 = (23.3 − 32)/6 = −1.45
z₂ = (41.3 − 32)/6 = 1.55

사이의 넓이

P = Φ(1.55) − Φ(−1.45) = 0.9394 − 0.07353 = 0.8659

답

P = 0.8659
8.정규분포

답: x = 173.3 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) = 0.25

표에서 구한 z

z ≈ −0.67

원래 단위로 되돌리기

x = 178 − 0.67·7 = 173.3 cm

답

x = 173.3 cm
9.신뢰구간

답: 하한 = 5.324 h

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.

점추정값

x̄₁ − x̄₂ = 110 − 102.5 = 7.5

표준오차

SE = √(5²/50 + 10²/80) = 1.323

오차 한계

E = 1.645·1.323 = 2.176

구간

7.5 ± 2.176 → [5.324, 9.676]

답

하한 = 5.324 h

구간이 0을 포함하지 않으므로 두 평균은 유의하게 다릅니다.

10.신뢰구간

답: n = 4116

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 = (1.645·39/1)² = 4116

올림하기

표본 크기는 정수이고, 내림하면 오차 한계가 너무 커집니다.

n = 4116

답

n = 4116
11.가설 검정과 신뢰구간

답: t = 3.8

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 = 10.8/√8 = 3.818

검정통계량

t = 14.51/3.818 = 3.8

답

t = 3.8

df = 7에서 양측 5% 임곗값은 2.365입니다. |t|가 더 크므로 H₀를 기각합니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: 1 − β = 37.22 %

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 = 8/√64 = 1
x̄c = 100 + 2.326·1 = 102.3

참 평균에서의 z

z = (102.3 − 102)/1 = 0.326

전력

검정력 = P(Z > 0.326) = 37.22%
1 − β = 37.22%

답

1 − β = 37.22%
13.선형 회귀와 상관

답: r² = 0.9975

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 = 353/5 = 70.6

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 276
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1909

결정계수

r² = 276²/(40·1909) = 0.9975

답

r² = 0.9975

y의 변동 중 약 99.75%가 직선으로 설명됩니다.

14.선형 회귀와 상관

답: x = 1.631

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 = 93/6 = 15.5

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −51.5

회귀직선

b = −51.5/17.5 = −2.943
a = 15.5 − (−2.943)·3.5 = 25.8
ŷ = 25.8 − 2.943·x

x 구하기

x = (21 − 25.8)/(−2.943) = 1.631

답

x = 1.631
15.카이제곱 검정

답: χ² = 7.544

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

학생: 40·28/140 = 8, 40·63/140 = 18, 40·49/140 = 14
교직원: 100·28/140 = 20, 100·63/140 = 45, 100·49/140 = 35

카이제곱 통계량

χ² = (10 − 8)²/8 + (23 − 18)²/18 + (7 − 14)²/14 + (18 − 20)²/20 + (40 − 45)²/45 + (42 − 35)²/35
χ² = 7.544

답

χ² = 7.544

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

16.카이제곱 검정

답: χ² = 6.417

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

18–30세: 40, 40
31–50세: 20, 20
51세 이상: 30, 30

카이제곱 통계량

χ² = (43 − 40)²/40 + (37 − 40)²/40 + (13 − 20)²/20 + (27 − 20)²/20 + (34 − 30)²/30 + (26 − 30)²/30
χ² = 6.417

의사 결정

df = 2, χ²crit = 9.210
6.417 < 9.210

답

χ² = 6.417

χ²이 임곗값보다 작으므로 H₀을 기각하지 않습니다. 관련성에 대한 유의한 증거가 없습니다.

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