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

일반 모집단에서는 더 높은데도, 프로 농구 선수만을 대상으로 한 연구에서 키와 IQ의 상관이 r = 0.05로 나타납니다. 약한 상관을 가장 잘 설명하는 것은 무엇입니까?

  1. AIQ 검사의 천장 효과
  2. B평균으로의 회귀
  3. C요구 특성
  4. D범위 제한
3.기술통계보통
152025303540455055

자료의 표본 표준편차 s를 구하세요: 58, 13, 17, 38, 42.

n = 5
s =
4.기술통계어려움
z −2−1012

시험 점수는 평균 70, 표준편차 10인 정규분포를 따릅니다. 76점의 z점수 z를 구하세요.

μ = 70σ = 10x = 76
z =
5.확률보통
P(적어도 한 번 6) = ??1?2?3?4?5?6매 던지기에서 P(6) = 1/6

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

n = 6
P =
6.확률어려움
€p(x)−50.74200.25950.01

게임 한 판을 하는 데 €5이 듭니다. 확률 0.25로 €25을, 확률 0.01로 €100을 따고, 그렇지 않으면 아무것도 따지 못합니다. 건 돈은 돌려받지 못합니다. 한 판당 기대 순이익 E(G)을(를) 구하시오.

건 돈 = €5€25: p = 0.25€100: p = 0.01
E(G) = €
7.정규분포보통
−3−2−10123zz의 오른쪽 색칠한 넓이 = 0.8577

표준 정규 곡선 아래에서 z의 오른쪽 색칠한 넓이가 0.8577이 되도록 z를 끌어 놓으세요. z을 소수 둘째 자리까지 구하세요.

A = 0.8577
z =
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
n = 10, sd​ = 3.10LU = ?d̄ = −10E95%

환자 10명의 혈압을 치료 전후에 측정한다. 차이 d = 전 − 후(mmHg)의 평균은 −10, 표준 편차는 3.1이다. 평균 차이에 대한 95% 신뢰구간의 상한을 구하시오.

n = 10d̄ = −10sd = 3.195%t(9) = 2.262
상한 = mmHg
10.신뢰구간어려움
μ₁ − μ₂, t(10) = 3.1690L = ?Ux̄₁ − x̄₂E99%

두 비료를 시험한다. 구획 집단 1: 5개 구획, 평균 수확량 41.5 kg, 표준 편차 7 kg. 구획 집단 2: 7개 구획, 평균 51 kg, 표준 편차 7 kg. 분산이 같다고 가정한다(합동 t, df = n₁ + n₂ − 2). μ₁ − μ₂에 대한 99% 신뢰구간의 하한을 구하시오.

n₁ = 5x̄₁ = 41.5s₁ = 7n₂ = 7x̄₂ = 51s₂ = 799%t(10) = 3.169
하한 = kg
11.가설 검정과 신뢰구간보통
−1.961.96z = ?

두 생산 라인이 같은 부품을 만든다. 라인 1: 부품 100개 표본의 평균 길이는 130 mm이고, 라인의 알려진 표준 편차는 11 mm이다. 라인 2: 부품 40개 표본의 평균은 120.1 mm, 알려진 표준 편차는 19 mm이다. 차이를 x̄₁ − x̄₂(라인 1 빼기 라인 2)로 하여 H₀: μ₁ = μ₂에 대한 검정 통계량 z을(를) 구하시오.

n₁ = 100x̄₁ = 130 mmσ₁ = 11 mmn₂ = 40x̄₂ = 120.1 mmσ₂ = 19 mm
z =
12.가설 검정과 신뢰구간어려움
−1.961.96z = ?

한 임상 시험에서 치료 A를 받은 환자 80명 중 20명, 치료 B를 받은 환자 150명 중 56명이 회복한다. 합동 비율을 써서 H₀: p₁ = p₂에 대한 검정 통계량 z을(를) 구하시오.

x₁ = 20n₁ = 80x₂ = 56n₂ = 150
z =
13.선형 회귀와 상관보통
xy23643664985610641265xy510405060

표에는 x = 광고비(k€), y = 매출(k€)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 피어슨 상관계수 r을(를) 구하세요.

n = 6
r =
14.선형 회귀와 상관어려움
xy1473545677689841183xy5106080ŷ = 75

표에는 x = 공부 시간, y = 시험 점수의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 직선이 ŷ = 75을(를) 예측하는 값 x은(는) 얼마인가요?

n = 6ŷ = 75
x =
15.카이제곱 검정보통
기침 있음기침 없음합계흡연자206080비흡연자223860합계4298140

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

N = 1402 × 2
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 10개 범주의 관측 도수를 완전히 지정된 기대 비율과 비교합니다(자료에서 추정한 모수 없음). 표를 이용해 유의수준 α = 0.01에서 임곗값 χ²crit을(를) 구하세요.

α = 0.01
χ²crit =

3용액

1.심리학 연구 방법

답: D · 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

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

답: D · 범위 제한

이것이 답인 이유

표본이 한 변수의 좁은 범위만 포함하면 그 변수와 관련된 상관이 줄어듭니다. 농구 선수는 모두 키가 크므로 키의 변동이 작습니다.

답

D · 범위 제한
3.기술통계

답: s = 18.61

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 = 168/5 = 33.6

편차의 제곱

Σ(x − x̄)² = 24.4² + (−20.6)² + (−16.6)² + 4.4² + 8.4² = 1385

표준편차

s = √(1385/4) = 18.61

답

s = 18.61
4.기술통계

답: z = 0.6

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 = (76 − 70)/10 = 0.6

답

z = 0.6
5.확률

답: P = 0.6651

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)6 = 0.3349
P = 1 − 0.3349 = 0.6651

답

P = 0.6651
6.확률

답: E(G) = 2.25 €

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: 20 (p = 0.25), 95 (p = 0.01), −5 (p = 0.74)

기댓값

E(G) = 20·0.25 + 95·0.01 − 5·0.74 = 2.25 €

답

E(G) = 2.25 €

양수는 평균적으로 돈을 딴다는 뜻입니다.

7.정규분포

답: z = −1.07

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 − 0.8577 = 0.1423

z-표를 거꾸로 읽기

표 안에서 0.1423을 찾아 z를 읽으세요.

z = −1.07

답

z = −1.07
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: 상한 = −7.783 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 = 9, t = 2.262

오차 한계

E = 2.262·3.1/√10 = 2.217

구간

−10 ± 2.217 → [−12.22, −7.783]

답

상한 = −7.783 mmHg
10.신뢰구간

답: 하한 = −22.49 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 = (4·7² + 6·7²)/10 = 49
sp = 7

오차 한계

E = 3.169·7·√(1/5 + 1/7) = 12.99

구간

−9.5 ± 12.99 → [−22.49, 3.489]

답

하한 = −22.49 kg
11.가설 검정과 신뢰구간

답: z = 3.095

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.

차의 표준 오차

SE = √(11²/100 + 19²/40) = √10.23 = 3.199

검정통계량

z = (130 − 120.1)/3.199 = 3.095

답

z = 3.095

|z| > 1.96이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각합니다.

12.가설 검정과 신뢰구간

답: z = −1.894

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 = 20/80 = 0.25
p̂₂ = 56/150 = 0.3733
p̂ = 76/230 = 0.3304

H₀에서의 표준 오차

SE = √(0.3304·0.6696·(1/80 + 1/150)) = 0.06512

검정통계량

z = (0.25 − 0.3733)/0.06512 = −1.894

답

z = −1.894

|z| < 1.96이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각하지 않습니다.

13.선형 회귀와 상관

답: r = 0.9709

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 = 306/6 = 51

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 236
Syy = Σ(y − ȳ)² = 844

상관계수

r = 236/√(70·844) = 0.9709

답

r = 0.9709
14.선형 회귀와 상관

답: x = 8.023

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 = 403/6 = 67.17

제곱합과 곱의 합

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 271

회귀직선

b = 271/70 = 3.871
a = 67.17 − 3.871·6 = 43.94
ŷ = 43.94 + 3.871·x

x 구하기

x = (75 − 43.94)/3.871 = 8.023

답

x = 8.023
15.카이제곱 검정

답: χ² = 2.222

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

흡연자: 80·42/140 = 24, 80·98/140 = 56
비흡연자: 60·42/140 = 18, 60·98/140 = 42

카이제곱 통계량

χ² = (20 − 24)²/24 + (60 − 56)²/56 + (22 − 18)²/18 + (38 − 42)²/42
χ² = 2.222

답

χ² = 2.222

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

16.카이제곱 검정

답: χ²crit = 21.67

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 = 10 − 1 = 9

표

χ²crit(df = 9, α = 0.01) = 21.666

답

χ²crit = 21.666

계산한 χ²이 이 값보다 크면 H₀을 기각합니다.

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