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

실험자 편향을 가장 직접적으로 줄이는 방법은 무엇입니까?

  1. A단측 가설을 사용한다
  2. B가설이나 조건을 모르는 연구자가 자료를 수집하게 한다
  3. C더 큰 표본을 사용한다
  4. D자원자만 사용한다
2.심리학 연구 방법어려움

서열척도의 사전·사후 점수처럼 대응되는 두 표본을 비교하는 비모수 검정은 무엇입니까?

  1. A윌콕슨 부호순위 검정
  2. B카이제곱 독립성 검정
  3. C맨-휘트니 U 검정
  4. D독립표본 t검정
3.기술통계보통
1520253035404550

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 41, 50, 14, 13, 54, 35.

n = 6
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

시험 점수는 평균 50, 표준편차 20인 정규분포를 따릅니다. 58점의 z점수 z를 구하세요.

μ = 50σ = 20x = 58
z =
5.확률보통
P(적어도 한 번 6) = ??1?2매 던지기에서 P(6) = 1/6

공정한 주사위를 2번 던집니다. 6이 적어도 한 번 나올 확률 P는 얼마일까요?

n = 2
P =
6.확률어려움
xp(x)00.3520.240.360.15μ

X의 분포가 표와 같고 Y = 5X − 3입니다. Y의 표준편차 σY을(를) 구하시오.

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0.35, 0.2, 0.3, 0.15Y = 5X − 3
σY =
7.정규분포보통
174.85190.6P = ?

성인 남성의 키은(는) 평균 178 cm, 표준편차 7 cm인 정규분포를 따릅니다. 174.85에서 190.6 cm 사이에 있는 비율은 얼마일까요? P을(를) 소수로 답하세요.

μ = 178σ = 7x1 = 174.85x2 = 190.6
P =
8.정규분포어려움
157164171178185192199cm위 95%

성인 남성의 키은(는) 평균 178 cm, 표준편차 7 cm인 정규분포를 따릅니다. 색칠한 상위 95%가 오른쪽에 오도록 기준값을 끌어 놓으세요. 기준값 x을 구하세요.

μ = 178 cmσ = 7 cm95%
x = cm
9.신뢰구간보통
n = 20, s = 12LUx̄ = 69.5E = ?99%

항목 20개의 표본 평균은 69.5, 표준편차는 s = 12입니다. 모집단은 대략 정규분포를 따릅니다. 평균에 대한 99% 신뢰구간의 오차 한계 E을(를) 구하세요.

n = 20x̄ = 69.5s = 1299%t(19) = 2.861
E =
10.신뢰구간어려움
p = 0.5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0595%

불량품 비율에 대해서는 사전에 알려진 것이 없다. 비율에 대한 95% 신뢰구간의 오차 한계가 최대 0.05이(가) 되려면 제품을 몇 개 n 검사해야 하는가?

p = 0.5E = 0.0595%
n =
11.가설 검정과 신뢰구간보통
1.64p = ?

모집단의 평균은 50이라고 주장되며, 모집단의 표준 편차는 9로 알려져 있다. 관측값 36개의 확률 표본의 평균은 52.46이다. H₀: μ = 50 대 H₁: μ > 50을(를) 검정하시오. p값 p을(를) 구하시오.

μ₀ = 50σ = 9n = 36x̄ = 52.46H₁: μ > μ₀
p =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
z −2.57602.576

측정값 81개의 표본 평균은 52.1입니다. 모표준편차는 12입니다. 평균에 대한 99% 신뢰구간의 상한 U를 구하세요.

x̄ = 52.1σ = 12n = 8199%
U =
13.선형 회귀와 상관보통
xy127223324421519xy242025

표에는 x = 자동차 연식(년), y = 가격(k€)의 짝지은 관측값 5쌍이 있습니다. 그 합들이 주어져 있습니다. 이 합들로 피어슨 상관계수 r을(를) 구하세요.

n = 5Σx = 15Σy = 114Σx² = 55Σy² = 2636Σxy = 324
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy250349461568667777xy24650607080x = 4.5

표에는 x = 광고비(k€), y = 매출(k€)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 새 관측값 (4.5, 57)이(가) 얻어졌습니다. 잔차 e = y − ŷ를 구하세요.

n = 6(4.5, 57)
e =
15.카이제곱 검정보통
결함 없음경미한 결함중대한 결함합계주간 근무782540야간 근무17283580합계243660120

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

N = 1202 × 3
χ² =
16.카이제곱 검정어려움

카이제곱 적합도 검정으로 5개 범주의 도수가, 같은 자료에서 평균을 추정한 푸아송 분포를 따르는지 확인합니다. 이 검정의 자유도 df은(는) 얼마인가요?

k = 5
df =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: B · 가설이나 조건을 모르는 연구자가 자료를 수집하게 한다

이것이 답인 이유

가설을 아는 실험자는 의도치 않게 참가자나 기록에 영향을 줄 수 있습니다. 단일 또는 이중맹검 절차와 표준화된 지시문이 이를 줄입니다.

답

B · 가설이나 조건을 모르는 연구자가 자료를 수집하게 한다
2.심리학 연구 방법

답: A · 윌콕슨 부호순위 검정

이것이 답인 이유

윌콕슨 부호순위 검정은 짝지어진 서열 자료에 쓰이며, 맨-휘트니 U 검정은 독립 집단에 대한 대응 검정입니다.

답

A · 윌콕슨 부호순위 검정
3.기술통계

답: s = 17.58

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 = 207/6 = 34.5

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = 6.5² + 15.5² + (−20.5)² + (−21.5)² + 19.5² + 0.5² = 1546

표준편차

s = √(1546/5) = 17.58

답

s = 17.58
4.기술통계

답: z = 0.4

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 = (58 − 50)/20 = 0.4

답

z = 0.4
5.확률

답: P = 0.3056

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)2 = 0.6944
P = 1 − 0.6944 = 0.3056

답

P = 0.3056
6.확률

답: σY = 10.9

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.

X의 퍼짐

μ = 2.5, Var(X) = 4.75, σX = 2.179

일차 변환

σY = |5|·2.179 = 10.9

답

σY = 10.9

평균은 실제로 이동합니다: E(Y) = 5·2.5 − 3 = 9.5.

7.정규분포

답: P = 0.6377

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 = (174.85 − 178)/7 = −0.45
z₂ = (190.6 − 178)/7 = 1.8

사이의 넓이

P = Φ(1.8) − Φ(−0.45) = 0.9641 − 0.3264 = 0.6377

답

P = 0.6377
8.정규분포

답: x = 166.5 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) = 0.05

표에서 구한 z

z ≈ −1.64

원래 단위로 되돌리기

x = 178 − 1.64·7 = 166.5 cm

답

x = 166.5 cm
9.신뢰구간

답: E = 7.677

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 = 19, t = 2.861

오차 한계

E = 2.861·12/√20 = 7.677

답

E = 7.677
10.신뢰구간

답: n = 385

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 = 1.96²·0.5·0.5/0.05² = 384.2

올림하기

n = 385

답

n = 385
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 = 9/√36 = 1.5
z = (52.46 − 50)/1.5 = 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: U = 55.53

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.

오차 한계

E = 2.576·12/√81 = 3.435

구간 끝값

U = 52.1 + 3.435 = 55.53

답

U = 55.53
13.선형 회귀와 상관

답: r = −0.9383

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.

중심화한 합

Sxy = 324 − 15·114/5 = −18
Sxx = 55 − 15²/5 = 10
Syy = 2636 − 114²/5 = 36.8

상관계수

r = −18/√(10·36.8) = −0.9383

답

r = −0.9383
14.선형 회귀와 상관

답: e = −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 = 27/6 = 4.5
ȳ = 372/6 = 62

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 98

회귀직선

b = 98/17.5 = 5.6
a = 62 − 5.6·4.5 = 36.8
ŷ = 36.8 + 5.6·x

예측값

ŷ = 36.8 + 5.6·4.5 = 62

잔차

e = 57 − 62 = −5

답

e = −5

점이 직선 아래쪽에 있습니다.

15.카이제곱 검정

답: χ² = 4.063

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

주간 근무: 40·24/120 = 8, 40·36/120 = 12, 40·60/120 = 20
야간 근무: 80·24/120 = 16, 80·36/120 = 24, 80·60/120 = 40

카이제곱 통계량

χ² = (7 − 8)²/8 + (8 − 12)²/12 + (25 − 20)²/20 + (17 − 16)²/16 + (28 − 24)²/24 + (35 − 40)²/40
χ² = 4.063

답

χ² = 4.063

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

16.카이제곱 검정

답: df = 3

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 = 5 − 1 − 1 = 3

답

df = 3

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