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

내적 타당도란 무엇을 말합니까?

  1. A결과가 다른 모집단, 상황, 시점으로 연구를 넘어 일반화되는지
  2. B참가자가 연구를 흥미롭다고 느꼈는지
  3. C관찰된 효과가 다른 요인이 아니라 정말 독립변수 때문에 생겼는지
  4. D검사가 시간에 걸쳐 같은 결과를 주는지
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. A사회적 바람직성 편향, 더 큰 표본을 사용한다
  2. B요구 특성, 이중맹검 설계를 사용한다
  3. C묵종 편향, 역문항을 포함한다
  4. D순서 효과, 참가자를 역균형화한다
3.기술통계보통
3540455055

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 44, 57, 38, 46, 31, 32, 54.

n = 7
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

시험 점수는 평균 170, 표준편차 20인 정규분포를 따릅니다. 150점의 z점수 z를 구하세요.

μ = 170σ = 20x = 150
z =
5.확률보통
빨강: 7파랑: 5

주머니에 빨간 공 7개와 파란 공 5개가 있습니다. 첫 공을 다시 넣지 않고 두 개를 꺼냅니다. 두 공이 모두 빨간 공일 확률 P는 얼마일까요?

7 / 5
P =
6.확률어려움
n = 10, p = 0.5: P(X ≤ 1) = ?k012345678910

부품 10개를 시험하며, 각 부품은 독립적으로 확률 0.5로 고장 납니다. 고장이 많아야 하나일 확률 P는 얼마일까요?

n = 10p = 0.5
P =
7.정규분포보통
6083P = ?

시험 점수은(는) 평균 65 점, 표준편차 10 점인 정규분포를 따릅니다. 60에서 83 점 사이에 있는 비율은 얼마일까요? P을(를) 소수로 답하세요.

μ = 65σ = 10x1 = 60x2 = 83
P =
8.정규분포어려움
4 s0X − Y?

주자 A의 한 바퀴 시간 X와 주자 B의 한 바퀴 시간 Y은(는) 독립이며 정규분포를 따릅니다. X는 평균 52 s, 표준편차 4 s이고 Y는 평균 48 s, 표준편차 3 s입니다. X가 Y보다 클 확률 P을(를) 구하시오. z는 소수 둘째 자리로 반올림하시오.

μX = 52 s, σX = 4 sμY = 48 s, σY = 3 s
P =
9.신뢰구간보통
μ₁ − μ₂0LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

두 휴대전화 모델의 배터리 수명을 비교한다. 모델 1: 휴대전화 40대, 평균 127 h, 알려진 표준 편차 5 h. 모델 2: 휴대전화 50대, 평균 128 h, 알려진 표준 편차 6 h. μ₁ − μ₂에 대한 90% 신뢰구간의 오차 한계 E을(를) 구하시오.

n₁ = 40x̄₁ = 127 hσ₁ = 5 hn₂ = 50x̄₂ = 128 hσ₂ = 6 h90%
E = h
10.신뢰구간어려움
p ≈ 0.8, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0490%

예비 연구에 따르면 제품의 약 0.8이(가) 불량이다. 비율에 대한 90% 신뢰구간의 오차 한계가 최대 0.04이(가) 되려면 제품을 몇 개 n 검사해야 하는가?

p ≈ 0.8E = 0.0490%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
t −1.98401.984

학생 100명 표본의 평균 점수는 44.8, 표본 표준편차는 20입니다. H₀: μ = 50에 대한 검정통계량 t를 구하세요.

μ₀ = 50x̄ = 44.8s = 20n = 100
t =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 4α = 0.01βσ = 22, 검정력 95%, n = ?

α = 0.01의 단측 z 검정이 평균의 4단위 이동을 검정력 95%로 검출해야 한다. 표준 편차는 22이다. 최소 표본 크기 n을(를) 구하시오.

α = 0.01검정력 = 95%δ = 4σ = 22zα = 2.326zβ = 1.645
n =
13.선형 회귀와 상관보통
xy348457558668774871xy468506070

표에는 x = 공부 시간, y = 시험 점수의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선의 결정계수 r²을(를) 구하세요.

n = 6
r² =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy123222317416513614xy2461520x = 3.5

표에는 x = 자동차 연식(년), y = 가격(k€)의 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 않음합계신약3090120위약5466120합계84156240

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

N = 2402 × 2
χ² =
16.카이제곱 검정어려움

카이제곱 적합도 검정으로 9개 범주의 도수가, 같은 자료에서 평균을 추정한 푸아송 분포를 따르는지 확인합니다. 이 검정의 자유도 df은(는) 얼마인가요?

k = 9
df =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: C · 관찰된 효과가 다른 요인이 아니라 정말 독립변수 때문에 생겼는지

이것이 답인 이유

내적 타당도가 높다는 것은 혼입, 요구 특성, 실험자 편향 같은 대안적 설명이 배제되었다는 뜻입니다. 외적 타당도는 일반화에 관한 것입니다.

답

C · 관찰된 효과가 다른 요인이 아니라 정말 독립변수 때문에 생겼는지
2.심리학 연구 방법

답: C · 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

C · 묵종 편향, 역문항을 포함한다
3.기술통계

답: s = 10.14

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 = 302/7 = 43.14

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = 0.8571² + 13.86² + (−5.143)² + 2.857² + (−12.14)² + (−11.14)² + 10.86² = 616.9

표준편차

s = √(616.9/6) = 10.14

답

s = 10.14
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 = (150 − 170)/20 = −1

답

z = −1
5.확률

답: P = 0.3182

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.

첫 번째와 두 번째 꺼내기

P = 7/12 · 6/11 = 42/132 = 0.3182

답

P = 0.3182
6.확률

답: P = 0.01074

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) = 0.510 = 0.0009766
P(X = 1) = 10·0.5·0.59 = 0.009766

더하기

P = 0.0009766 + 0.009766 = 0.01074

답

P = 0.01074
7.정규분포

답: P = 0.6555

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 = (60 − 65)/10 = −0.5
z₂ = (83 − 65)/10 = 1.8

사이의 넓이

P = Φ(1.8) − Φ(−0.5) = 0.9641 − 0.3085 = 0.6555

답

P = 0.6555
8.정규분포

답: P = 0.7881

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 = 52 − 48 = 4 s, σ = 5 s

표준화하기

z = (0 − 4)/5 = −0.8

확률

P = 1 − Φ(−0.8) = 0.7881

답

P = 0.7881
9.신뢰구간

답: E = 1.908 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 = 127 − 128 = −1

표준오차

SE = √(5²/40 + 6²/50) = 1.16

오차 한계

E = 1.645·1.16 = 1.908

답

E = 1.908 h

구간이 0을 포함하므로 자료는 유의한 차이를 보여 주지 않습니다.

10.신뢰구간

답: n = 271

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 = 1.645²·0.8·0.2/0.04² = 270.6

올림하기

n = 271

답

n = 271
11.가설 검정과 신뢰구간

답: t = −2.6

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 = 20/√100 = 20/10 = 2

검정통계량

t = (44.8 − 50)/2 = −2.6

답

t = −2.6
t0.025; df = 99 = 1.984

|t| > 1.984이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각합니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: n = 478

검정의 표본 크기: 수준 α의 단측 z 검정에서 참 이동 δ를 검정력 1 − β로 검출하려면 표준 오차가 δ = (z_α + z_β)·σ/√n을 만족해야 하므로 n = ((z_α + z_β)·σ/δ)²이고, 올림합니다.

n에 대해 풀기

n = ((2.326 + 1.645)·22/4)² = 477

올림하기

n = 478

답

n = 478
13.선형 회귀와 상관

답: r² = 0.8934

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 = 376/6 = 62.67

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 88
Syy = Σ(y − ȳ)² = 495.3

결정계수

r² = 88²/(17.5·495.3) = 0.8934

답

r² = 0.8934

y의 변동 중 약 89.34%가 직선으로 설명됩니다.

14.선형 회귀와 상관

답: ŷ = 17.5

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 = 21/6 = 3.5
ȳ = 105/6 = 17.5

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −36.5

회귀직선

b = −36.5/17.5 = −2.086
a = 17.5 − (−2.086)·3.5 = 24.8
ŷ = 24.8 − 2.086·x

예측

ŷ = 24.8 + (−2.086)·3.5 = 17.5

답

ŷ = 17.5
15.카이제곱 검정

답: χ² = 10.55

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: 120·84/240 = 42, 120·156/240 = 78
위약: 120·84/240 = 42, 120·156/240 = 78

카이제곱 통계량

χ² = (30 − 42)²/42 + (90 − 78)²/78 + (54 − 42)²/42 + (66 − 78)²/78
χ² = 10.55

답

χ² = 10.55

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

16.카이제곱 검정

답: df = 7

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

답

df = 7

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