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

제1종 오류는 연구자가 어떻게 할 때 일어납니까?

  1. A실제로 참인 영가설을 기각할 때
  2. B잘못된 통계 검정을 사용할 때
  3. C자료를 너무 많이 수집할 때
  4. D거짓인 영가설을 기각하지 않을 때
2.심리학 연구 방법어려움

심리학의 '재현성 위기'는 무엇을 말합니까?

  1. A발표된 많은 결과가 새로운 연구에서 재현되지 않는 것
  2. B학술지가 제출된 모든 재현 연구를 거부하도록 법으로 요구받는 것
  3. C실험 참가자가 부족한 것
  4. D허락 없이 질문지를 복사하는 것
3.기술통계보통
20253035404550

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 20, 44, 51, 54, 24, 26, 47.

n = 7
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

시험 점수는 평균 60, 표준편차 5인 정규분포를 따릅니다. 55점의 z점수 z를 구하세요.

μ = 60σ = 5x = 55
z =
5.확률보통
n = 15k = 5N = ?

15명 중에서 5명으로 된 위원회를 뽑는 방법 N은 몇 가지일까요? 순서는 상관없습니다.

n = 15k = 5
N =
6.확률어려움
€p(x)−100.78300.24900.02

게임 한 판을 하는 데 €10이 듭니다. 확률 0.2로 €40을, 확률 0.02로 €500을 따고, 그렇지 않으면 아무것도 따지 못합니다. 건 돈은 돌려받지 못합니다. 한 판당 기대 순이익 E(G)을(를) 구하시오.

건 돈 = €10€40: p = 0.2€500: p = 0.02
E(G) = €
7.정규분포보통
−3−2−10123z−z와 z 사이의 색칠한 넓이 = 0.9545

표준 정규 곡선 아래에서 −z와 z 사이의 색칠한 넓이가 0.9545이 되도록 z를 끌어 놓으세요. z을 소수 둘째 자리까지 구하세요.

A = 0.9545
z =
8.정규분포어려움
μ = 32x = ?95%

배송 시간은(는) 평균 32 min, 표준편차 6 min인 정규분포를 따릅니다. 전체의 95%가 그 아래에 있는 값 x(95 백분위수)을(를) 구하세요.

μ = 32σ = 6P = 95%
x = min
9.신뢰구간보통
x̄E₁ = 195%, n = 100x̄E₂ = ?99%, n = 100

관측값 100개와 알려진 σ에 근거한 평균의 95% 신뢰구간의 오차 한계는 1이다. 같은 자료로 99% 구간을 만들면 오차 한계 E₂은(는) 얼마인가?

95%n₁ = 100E₁ = 199%
E₂ =
10.신뢰구간어려움
p ≈ 0.15, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0599%

예비 연구에 따르면 제품의 약 0.15이(가) 불량이다. 비율에 대한 99% 신뢰구간의 오차 한계가 최대 0.05이(가) 되려면 제품을 몇 개 n 검사해야 하는가?

p ≈ 0.15E = 0.0599%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
t −2.0302.03

학생 36명 표본의 평균 점수는 125.3, 표본 표준편차는 15입니다. H₀: μ = 120에 대한 검정통계량 t를 구하세요.

μ₀ = 120x̄ = 125.3s = 15n = 36
t =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
μ₀x̄c

H₀: μ = 100 대 H₁: μ > 100의 단측 z 검정을 표본 크기 25, α = 0.10에서 실시한다. 표준 편차는 10로 알려져 있다. 실제 평균은 102.2이다. 검정력 1 − β을(를) 퍼센트로 구하시오.

μ₀ = 100μ = 102.2σ = 10n = 25α = 0.10
1 − β = %
13.선형 회귀와 상관보통
xy294156168211027xy5101020

표에는 x = 하중(kN), y = 늘음량(mm)의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 피어슨 상관계수 r을(를) 구하세요.

n = 5
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy21141762683110391247xy5102040x = 9

표에는 x = 하중(kN), y = 늘음량(mm)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. x = 9일 때 ŷ을(를) 예측하세요.

n = 6x = 9
ŷ =
15.카이제곱 검정보통
버스자전거자동차합계학생1882652교직원14243371합계323259123

분할표는 관측 도수를 보여 줍니다. 카이제곱 독립성 검정을 위해 칸 “학생, 자동차”의 기대 도수 E을(를) 구하세요.

행 합계 = 52열 합계 = 59N = 123
E =
16.카이제곱 검정어려움
예아니요합계공장 A35540공장 B602080공장 C5941100합계15466220dfα = 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 = 0.05에서 두 변수가 독립인지 검정하세요(연속성 수정 없음). 검정 통계량 χ²을(를) 계산한 다음 표의 임곗값과 비교하세요.

N = 2203 × 2α = 0.05
χ² =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: A · 실제로 참인 영가설을 기각할 때

이것이 답인 이유

제1종 오류는 존재하지 않는 효과를 있다고 주장하는 것이며, 그 확률은 유의수준(흔히 0.05)과 같습니다. 제2종 오류는 실제 효과를 놓치는 것입니다.

답

A · 실제로 참인 영가설을 기각할 때
2.심리학 연구 방법

답: A · 발표된 많은 결과가 새로운 연구에서 재현되지 않는 것

이것이 답인 이유

대규모 재현 프로젝트에서는 많은 효과가 더 작거나 나타나지 않았으며, 이는 출판 편향, 작은 표본, 유연한 분석과 관련이 있습니다. 사전 등록이 대응책 중 하나입니다.

답

A · 발표된 많은 결과가 새로운 연구에서 재현되지 않는 것
3.기술통계

답: s = 14.18

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 = 266/7 = 38

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = (−18)² + 6² + 13² + 16² + (−14)² + (−12)² + 9² = 1206

표준편차

s = √(1206/6) = 14.18

답

s = 14.18
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 = (55 − 60)/5 = −1

답

z = −1
5.확률

답: N = 3003

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.

조합

C(15, 5) = (15·14·13·12·11)/(5·4·3·2·1) = 3003

답

N = 3003
6.확률

답: E(G) = 8 €

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: 30 (p = 0.2), 490 (p = 0.02), −10 (p = 0.78)

기댓값

E(G) = 30·0.2 + 490·0.02 − 10·0.78 = 8 €

답

E(G) = 8 €

양수는 평균적으로 돈을 딴다는 뜻입니다.

7.정규분포

답: z = 2

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 + 0.9545)/2 = 0.9772

z-표를 거꾸로 읽기

표 안에서 0.9772을 찾아 z를 읽으세요.

z = 2.00

답

z = 2.00
8.정규분포

답: x = 41.87 min

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.

백분위수에 해당하는 z

Φ(z) = 0.95 → z = 1.645

다시 x로

x = 32 + 1.645·6 = 41.87 min

답

x = 41.87 min
9.신뢰구간

답: E₂ = 1.314

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 = (2.576/1.96)·√(100/100) = 1.314

새 오차 한계

E₂ = 1·1.314 = 1.314

답

E₂ = 1.314
10.신뢰구간

답: n = 339

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 = 2.576²·0.15·0.85/0.05² = 338.4

올림하기

n = 339

답

n = 339
11.가설 검정과 신뢰구간

답: t = 2.12

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 = 15/√36 = 15/6 = 2.5

검정통계량

t = (125.3 − 120)/2.5 = 2.12

답

t = 2.12
t0.025; df = 35 = 2.03

|t| > 2.03이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각합니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: 1 − β = 42.78 %

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 = 10/√25 = 2
x̄c = 100 + 1.282·2 = 102.6

참 평균에서의 z

z = (102.6 − 102.2)/2 = 0.182

전력

검정력 = P(Z > 0.182) = 42.78%
1 − β = 42.78%

답

1 − β = 42.78%
13.선형 회귀와 상관

답: r = 0.9813

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 = 88/5 = 17.6

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 84
Syy = Σ(y − ȳ)² = 183.2

상관계수

r = 84/√(40·183.2) = 0.9813

답

r = 0.9813
14.선형 회귀와 상관

답: ŷ = 35.67

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 = 42/6 = 7
ȳ = 171/6 = 28.5

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 251

회귀직선

b = 251/70 = 3.586
a = 28.5 − 3.586·7 = 3.4
ŷ = 3.4 + 3.586·x

예측

ŷ = 3.4 + 3.586·9 = 35.67

답

ŷ = 35.67
15.카이제곱 검정

답: E = 24.94

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

E = 52·59/123 = 24.94

답

E = 24.94
16.카이제곱 검정

답: χ² = 12.55

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

공장 A: 28, 12
공장 B: 56, 24
공장 C: 70, 30

카이제곱 통계량

χ² = (35 − 28)²/28 + (5 − 12)²/12 + (60 − 56)²/56 + (20 − 24)²/24 + (59 − 70)²/70 + (41 − 30)²/30
χ² = 12.55

의사 결정

df = 2, χ²crit = 5.991
12.55 > 5.991

답

χ² = 12.55

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

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