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

관찰에서 자료 수집 전에 행동 범주를 조작적으로 정의하는 이유는 무엇입니까?

  1. A관찰자들이 같은 행동을 일관되게 기록하여 신뢰도를 높이도록
  2. B관찰이 실험이 되도록
  3. C참가자가 무엇이 기록되는지 정확히 알도록
  4. D자료를 본 후 가설을 바꿀 수 있도록
2.심리학 연구 방법어려움

연구자가 설문지, 면담, 관찰을 사용하여 직장 스트레스를 연구하고 그 결과가 일치합니다. 이러한 접근을 무엇이라고 합니까?

  1. A층화
  2. B삼각검증
  3. C반복 연구
  4. D역균형화
3.기술통계보통
3035404550

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 53, 32, 53, 29, 47, 27.

n = 6
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

어떤 양은 평균 170, 표준편차 12인 정규분포를 따릅니다. 177.2보다 큰 값의 비율 P는 얼마일까요?

μ = 170σ = 12x = 177.2
P =
5.확률보통
xp(x)00.320.340.1560.25μ = 2.7

표의 분포에 대해 X의 표준편차 σ을(를) 구하시오.

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0.3, 0.3, 0.15, 0.25
σ =
6.확률어려움
n = 8, p = 0.25: P(X ≤ 1) = ?k012345678

부품 8개를 시험하며, 각 부품은 독립적으로 확률 0.25로 고장 납니다. 고장이 많아야 하나일 확률 P는 얼마일까요?

n = 8p = 0.25
P =
7.정규분포보통
240.25254.25P = ?

봉지 무게은(는) 평균 250 g, 표준편차 5 g인 정규분포를 따릅니다. 240.25에서 254.25 g 사이에 있는 비율은 얼마일까요? P을(를) 소수로 답하세요.

μ = 250σ = 5x1 = 240.25x2 = 254.25
P =
8.정규분포어려움
μ = 32x = ?5%

배송 시간은(는) 평균 32 min, 표준편차 6 min인 정규분포를 따릅니다. 전체의 5%가 그 아래에 있는 값 x(5 백분위수)을(를) 구하세요.

μ = 32σ = 6P = 5%
x = min
9.신뢰구간보통
n = 11, sd​ = 7.10LU = ?d̄ = 3.7E99%

환자 11명의 혈압을 치료 전후에 측정한다. 차이 d = 전 − 후(mmHg)의 평균은 3.7, 표준 편차는 7.1이다. 평균 차이에 대한 99% 신뢰구간의 상한을 구하시오.

n = 11d̄ = 3.7sd = 7.199%t(10) = 3.169
상한 = mmHg
10.신뢰구간어려움
σ = 12, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1.590%

모표준편차는 12입니다. 평균에 대한 90% 신뢰구간의 오차 한계가 1.5 이하가 되려면 표본 크기 n이(가) 얼마나 커야 할까요?

σ = 12E = 1.590%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
1.64p = ?

모집단의 평균은 100이라고 주장되며, 모집단의 표준 편차는 15로 알려져 있다. 관측값 25개의 확률 표본의 평균은 104.92이다. H₀: μ = 100 대 H₁: μ > 100을(를) 검정하시오. p값 p을(를) 구하시오.

μ₀ = 100σ = 15n = 25x̄ = 104.92H₁: μ > μ₀
p =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
σ = 15, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 395%

평균에 대한 95% 신뢰구간의 오차 한계가 3 이하가 되려면 표본이 얼마나 커야 할까요? 표준편차는 15입니다. 최소 표본 크기 n를 구하세요.

σ = 15E = 395%
n =
13.선형 회귀와 상관보통
xy1483535627779761188xy5106080

표에는 x = 공부 시간, y = 시험 점수의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 피어슨 상관계수 r을(를) 구하세요.

n = 6
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy358460568666775874xy4686070x = 3.5

표에는 x = 공부 시간, y = 시험 점수의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 새 관측값 (3.5, 55)이(가) 얻어졌습니다. 잔차 e = y − ŷ를 구하세요.

n = 6(3.5, 55)
e =
15.카이제곱 검정보통
낮음중간높음합계도시183646100농촌1062440합계284270140

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
dfα = 0.05α = 0.0113.8416.63525.9919.21037.81511.34549.48813.277511.07015.086612.59216.812714.06718.475815.50720.090916.91921.6661018.30723.209

카이제곱 적합도 검정으로 6개 범주의 도수가, 같은 자료에서 평균을 추정한 푸아송 분포를 따르는지 확인합니다. 표를 이용해 유의수준 α = 0.01에서 임곗값 χ²crit을(를) 구하세요.

α = 0.01
χ²crit =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: A · 관찰자들이 같은 행동을 일관되게 기록하여 신뢰도를 높이도록

이것이 답인 이유

명확하고 관찰 가능한 범주(예: "손바닥으로 때림")는 주관적 판단을 줄이고 관찰자 간 신뢰도를 높입니다.

답

A · 관찰자들이 같은 행동을 일관되게 기록하여 신뢰도를 높이도록
2.심리학 연구 방법

답: B · 삼각검증

이것이 답인 이유

삼각검증은 여러 방법, 자료원 또는 연구자를 사용합니다. 그들 간의 일치는 결과의 타당도에 대한 확신을 높입니다.

답

B · 삼각검증
3.기술통계

답: s = 12.17

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 = 241/6 = 40.17

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = 12.83² + (−8.167)² + 12.83² + (−11.17)² + 6.833² + (−13.17)² = 740.8

표준편차

s = √(740.8/5) = 12.17

답

s = 12.17
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: σ = 2.304

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 + 4·0.15 + 6·0.25 = 2.7

제곱의 평균

E(X²) = 0·0.3 + 4·0.3 + 16·0.15 + 36·0.25 = 12.6

분산

Var(X) = 12.6 − 2.7² = 5.31
σ = √5.31 = 2.304

답

σ = 2.304
6.확률

답: P = 0.3671

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) = 0.758 = 0.1001
P(X = 1) = 8·0.25·0.757 = 0.267

더하기

P = 0.1001 + 0.267 = 0.3671

답

P = 0.3671
7.정규분포

답: P = 0.7767

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 = (240.25 − 250)/5 = −1.95
z₂ = (254.25 − 250)/5 = 0.85

사이의 넓이

P = Φ(0.85) − Φ(−1.95) = 0.8023 − 0.02559 = 0.7767

답

P = 0.7767
8.정규분포

답: x = 22.13 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) = 0.05 → z = −1.645

다시 x로

x = 32 + −1.645·6 = 22.13 min

답

x = 22.13 min
9.신뢰구간

답: 상한 = 10.48 mmHg

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.

임계값

df = 10, t = 3.169

오차 한계

E = 3.169·7.1/√11 = 6.784

구간

3.7 ± 6.784 → [−3.084, 10.48]

답

상한 = 10.48 mmHg
10.신뢰구간

답: n = 174

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 = (1.645·12/1.5)² = 173.2

올림하기

표본 크기는 정수이고, 내림하면 오차 한계가 너무 커집니다.

n = 174

답

n = 174
11.가설 검정과 신뢰구간

답: p = 0.0505

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 = 15/√25 = 3
z = (104.92 − 100)/3 = 1.64

꼬리 면적

Φ(1.64) = 0.9495
1 − Φ(1.64) = 0.0505

p값

p = 0.0505

답

p = 0.0505

p > 0.05이므로 5% 수준에서 H₀를 기각하지 않습니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: n = 97

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 = (1.96·15/3)² = 96.04

올림하기

n = 97

답

n = 97
13.선형 회귀와 상관

답: r = 0.9785

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 = 36/6 = 6
ȳ = 404/6 = 67.33

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 284
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1203

상관계수

r = 284/√(70·1203) = 0.9785

답

r = 0.9785
14.선형 회귀와 상관

답: e = −4.805

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 = 401/6 = 66.83

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 61.5

회귀직선

b = 61.5/17.5 = 3.514
a = 66.83 − 3.514·5.5 = 47.5
ŷ = 47.5 + 3.514·x

예측값

ŷ = 47.5 + 3.514·3.5 = 59.8

잔차

e = 55 − 59.8 = −4.805

답

e = −4.805

점이 직선 아래쪽에 있습니다.

15.카이제곱 검정

답: χ² = 6.02

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

도시: 100·28/140 = 20, 100·42/140 = 30, 100·70/140 = 50
농촌: 40·28/140 = 8, 40·42/140 = 12, 40·70/140 = 20

카이제곱 통계량

χ² = (18 − 20)²/20 + (36 − 30)²/30 + (46 − 50)²/50 + (10 − 8)²/8 + (6 − 12)²/12 + (24 − 20)²/20
χ² = 6.02

답

χ² = 6.02

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

16.카이제곱 검정

답: χ²crit = 13.28

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 = 6 − 1 − 1 = 4

표

χ²crit(df = 4, α = 0.01) = 13.277

답

χ²crit = 13.277

계산한 χ²이 이 값보다 크면 H₀을 기각합니다.

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