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

평균 50에 대한 95% 신뢰구간이 46에서 54입니다. 가장 정확한 해석은 무엇입니까?

  1. A표본 평균이 50일 확률이 95%이다
  2. B표본 참가자의 95%가 그 측정에서 46에서 54 사이의 점수를 받았다
  3. C사용된 절차는 95%의 경우 참 평균을 포함하는 구간을 만든다
  4. D결과가 유의하지 않다
2.심리학 연구 방법어려움

불안 점수가 극단적으로 높아서 선택된 환자들이 치료 없이도 두 번째 검사에서 더 낮은 점수를 보입니다. 가장 가능성 높은 설명은 무엇입니까?

  1. A천장 효과
  2. B평균으로의 회귀
  3. C호손 효과
  4. D역균형화
3.기술통계보통
1520253035404550

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 11, 15, 31, 50, 39, 53, 41.

n = 7
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

시험 점수는 평균 500, 표준편차 100인 정규분포를 따릅니다. 380점의 z점수 z를 구하세요.

μ = 500σ = 100x = 380
z =
5.확률보통
P(적어도 한 번 6) = ??1?2?3매 던지기에서 P(6) = 1/6

공정한 주사위를 3번 던집니다. 6이 적어도 한 번 나올 확률 P는 얼마일까요?

n = 3
P =
6.확률어려움
n = 5, p = 0.1: P(X = 2) = ?k012345

어떤 시험에 객관식 문제가 5개 있습니다. 찍어서 푸는 학생은 각 문제를 독립적으로 확률 0.1로 맞힙니다. 정확히 2개를 맞힐 확률 P는 얼마일까요?

n = 5p = 0.1k = 2
P =
7.정규분포보통
−3−2−10123zz의 오른쪽 색칠한 넓이 = 0.9893

표준 정규 곡선 아래에서 z의 오른쪽 색칠한 넓이가 0.9893이 되도록 z를 끌어 놓으세요. z을 소수 둘째 자리까지 구하세요.

A = 0.9893
z =
8.정규분포어려움
10 cm0X − Y?

한 집단에서 남성의 키 X와 여성의 키 Y은(는) 독립이며 정규분포를 따릅니다. X는 평균 180 cm, 표준편차 10 cm이고 Y는 평균 170 cm, 표준편차 12 cm입니다. X가 Y보다 클 확률 P을(를) 구하시오. z는 소수 둘째 자리로 반올림하시오.

μX = 180 cm, σX = 10 cmμY = 170 cm, σY = 12 cm
P =
9.신뢰구간보통
n = 30, s = 16LUx̄ = 66E = ?90%

항목 30개의 표본 평균은 66, 표준편차는 s = 16입니다. 모집단은 대략 정규분포를 따릅니다. 평균에 대한 90% 신뢰구간의 오차 한계 E을(를) 구하세요.

n = 30x̄ = 66s = 1690%t(29) = 1.699
E =
10.신뢰구간어려움
μ₁ − μ₂, t(14) = 2.9770L = ?Ux̄₁ − x̄₂E99%

두 비료를 시험한다. 구획 집단 1: 8개 구획, 평균 수확량 93.5 kg, 표준 편차 9 kg. 구획 집단 2: 8개 구획, 평균 95.5 kg, 표준 편차 10 kg. 분산이 같다고 가정한다(합동 t, df = n₁ + n₂ − 2). μ₁ − μ₂에 대한 99% 신뢰구간의 하한을 구하시오.

n₁ = 8x̄₁ = 93.5s₁ = 9n₂ = 8x̄₂ = 95.5s₂ = 1099%t(14) = 2.977
하한 = kg
11.가설 검정과 신뢰구간보통
t −2.0302.03

학생 36명 표본의 평균 점수는 209.7, 표본 표준편차는 20입니다. H₀: μ = 200에 대한 검정통계량 t를 구하세요.

μ₀ = 200x̄ = 209.7s = 20n = 36
t =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
−1.961.96z = ?

한 임상 시험에서 치료 A를 받은 환자 300명 중 180명, 치료 B를 받은 환자 300명 중 210명이 회복한다. 합동 비율을 써서 H₀: p₁ = p₂에 대한 검정 통계량 z을(를) 구하시오.

x₁ = 180n₁ = 300x₂ = 210n₂ = 300
z =
13.선형 회귀와 상관보통
xy16641872207522872498xy2080100

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

n = 5
r² =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy24546568389110108xy510406080100x = 3

표에는 x = 공부 시간, y = 시험 점수의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 새 관측값 (3, 51)이(가) 얻어졌습니다. 잔차 e = y − ŷ를 구하세요.

n = 5(3, 51)
e =
15.카이제곱 검정보통
호전됨호전되지 않음합계신약4773120위약7347120합계120120240

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
예아니요합계공장 A291140공장 B552580공장 C122840합계9664160dfα = 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 = 1603 × 2α = 0.01
χ² =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: C · 사용된 절차는 95%의 경우 참 평균을 포함하는 구간을 만든다

이것이 답인 이유

95% 신뢰구간은 모집단 모수에 대해 그럴듯한 값의 범위를 제시합니다. 더 큰 표본에서 얻은 더 좁은 구간은 더 정밀한 추정을 뜻합니다.

답

C · 사용된 절차는 95%의 경우 참 평균을 포함하는 구간을 만든다
2.심리학 연구 방법

답: B · 평균으로의 회귀

이것이 답인 이유

극단 점수로 사람을 선택하면 측정 오차와 우연 때문에 이후 점수가 평균 쪽으로 이동하는 경향이 있습니다. 통제집단은 이를 처치 효과와 구분하는 데 도움이 됩니다.

답

B · 평균으로의 회귀
3.기술통계

답: s = 16.28

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 = 240/7 = 34.29

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = (−23.29)² + (−19.29)² + (−3.286)² + 15.71² + 4.714² + 18.71² + 6.714² = 1589

표준편차

s = √(1589/6) = 16.28

답

s = 16.28
4.기술통계

답: z = −1.2

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 = (380 − 500)/100 = −1.2

답

z = −1.2
5.확률

답: P = 0.4213

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)3 = 0.5787
P = 1 − 0.5787 = 0.4213

답

P = 0.4213
6.확률

답: P = 0.0729

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 = 2) = 10·0.12·0.93 = 10·0.01·0.729 = 0.0729

답

P = 0.0729
7.정규분포

답: z = −2.3

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 − 0.9893 = 0.0107

z-표를 거꾸로 읽기

표 안에서 0.0107을 찾아 z를 읽으세요.

z = −2.30

답

z = −2.30
8.정규분포

답: P = 0.7389

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 = 180 − 170 = 10 cm, σ = 15.62 cm

표준화하기

z = (0 − 10)/15.62 = −0.64

확률

P = 1 − Φ(−0.64) = 0.7389

답

P = 0.7389
9.신뢰구간

답: E = 4.963

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 = 29, t = 1.699

오차 한계

E = 1.699·16/√30 = 4.963

답

E = 4.963
10.신뢰구간

답: 하한 = −16.16 kg

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.

합동 표준 편차

sp² = (7·9² + 7·10²)/14 = 90.5
sp = 9.513

오차 한계

E = 2.977·9.513·√(1/8 + 1/8) = 14.16

구간

−2 ± 14.16 → [−16.16, 12.16]

답

하한 = −16.16 kg
11.가설 검정과 신뢰구간

답: t = 2.91

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/√36 = 20/6 = 3.333

검정통계량

t = (209.7 − 200)/3.333 = 2.91

답

t = 2.91
t0.025; df = 35 = 2.03

|t| > 2.03이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각합니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: z = −2.568

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.

표본 비율

p̂₁ = 180/300 = 0.6
p̂₂ = 210/300 = 0.7
p̂ = 390/600 = 0.65

H₀에서의 표준 오차

SE = √(0.65·0.35·(1/300 + 1/300)) = 0.03894

검정통계량

z = (0.6 − 0.7)/0.03894 = −2.568

답

z = −2.568

|z| > 1.96이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각합니다.

13.선형 회귀와 상관

답: r² = 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 = 100/5 = 20
ȳ = 396/5 = 79.2

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 166
Syy = Σ(y − ȳ)² = 714.8

결정계수

r² = 166²/(40·714.8) = 0.9638

답

r² = 0.9638

y의 변동 중 약 96.38%가 직선으로 설명됩니다.

14.선형 회귀와 상관

답: e = −4.6

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 = 30/5 = 6
ȳ = 392/5 = 78.4

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 304

회귀직선

b = 304/40 = 7.6
a = 78.4 − 7.6·6 = 32.8
ŷ = 32.8 + 7.6·x

예측값

ŷ = 32.8 + 7.6·3 = 55.6

잔차

e = 51 − 55.6 = −4.6

답

e = −4.6

점이 직선 아래쪽에 있습니다.

15.카이제곱 검정

답: χ² = 11.27

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: 120·120/240 = 60, 120·120/240 = 60
위약: 120·120/240 = 60, 120·120/240 = 60

카이제곱 통계량

χ² = (47 − 60)²/60 + (73 − 60)²/60 + (73 − 60)²/60 + (47 − 60)²/60
χ² = 11.27

답

χ² = 11.27

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

16.카이제곱 검정

답: χ² = 20.16

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: 24, 16
공장 B: 48, 32
공장 C: 24, 16

카이제곱 통계량

χ² = (29 − 24)²/24 + (11 − 16)²/16 + (55 − 48)²/48 + (25 − 32)²/32 + (12 − 24)²/24 + (28 − 16)²/16
χ² = 20.16

의사 결정

df = 2, χ²crit = 9.210
20.16 > 9.210

답

χ² = 20.16

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

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