Metodologia badań i statystyka w psychologii: zestaw na powtórkę

Wzory, najważniejsze kroki metod dla każdego tematu i 16 zadań do ćwiczenia, z pełnymi rozwiązaniami na końcu.

Nowe zadaniaWróć do przedmiotu

W oknie drukowania wybierz „Zapisz jako PDF”, aby zachować kopię na swoim urządzeniu.

1Wzory i metody

Statystyka opisowa

Średnia
x̄ = Σx/n
Odchylenie standardowe z próby
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Mediana
środkowa wartość uporządkowanych danych
Wynik z
z = (x − μ)/σ
Rozkład normalny
68% w zakresie ±1σ, 95% w zakresie ±2σ

Prawdopodobieństwo

Zdarzenie przeciwne
P(not A) = 1 − P(A)
Reguła dodawania
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Zdarzenia niezależne
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Prawdopodobieństwo warunkowe
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Rozkład dwumianowy
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

Rozkład normalny

Wynik z
z = (x − μ)/σ
Poniżej x
P(X < x) = Φ(z)
Powyżej x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Pomiędzy
Φ(z2) − Φ(z1)
Percentyl
x = μ + z·σ

Metoda

  1. Zamień wartość na wynik standaryzowany: z = (x − μ)/σ.
  2. Odczytaj Φ(z), pole na lewo od z.
  3. Dla pola na prawo użyj 1 − Φ(z); dla przedziału odejmij dwa pola lewostronne.
  4. Dla percentyla licz wstecz: wyznacz z dla pola, a potem x = μ + z·σ.

Przedziały ufności

σ znane
x̄ ± z·σ/√n
σ nieznane
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
Wartość krytyczna z
90%: 1,645, 95%: 1,96, 99%: 2,576
Liczebność próby
n = (z·σ/E)², rounded up

Metoda

  1. Wybierz między z (znane σ populacji) a t (tylko s z próby, z n − 1 stopniami swobody).
  2. Wyznacz wartość krytyczną dla poziomu ufności.
  3. Margines błędu: E = wartość krytyczna × odchylenie standardowe/√n.
  4. Przedział: x̄ ± E.

Testy hipotez i przedziały ufności

Test z dla średniej
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
Test t dla średniej
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
Dwustronny na poziomie 5%
odrzuć H0, jeśli |z| > 1,96
Przedział ufności
x̄ ± z·σ/√n

Metoda

  1. Sformułuj H₀ i H₁ i ustal, czy test jest jednostronny, czy dwustronny.
  2. Oblicz statystykę testową: (x̄ − μ₀)/(σ/√n) albo z s i t.
  3. Porównaj z wartością krytyczną albo wyznacz wartość p.
  4. Odrzuć H₀, jeśli statystyka przekracza wartość krytyczną (p poniżej α), i sformułuj wniosek słowami.

Regresja liniowa i korelacja

Sumy kwadratów
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
Współczynnik kierunkowy
b = Sxy/Sxx
Wyraz wolny
a = ȳ − b·x̄
Korelacja
r = Sxy/√(SxxSyy)
Reszta
e = y − ŷ

Testy chi-kwadrat

Statystyka testowa
χ² = Σ(O − E)²/E
Test zgodności
E = n·p, df = k − 1 − (estimated parameters)
Niezależność
E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
Wartości krytyczne (α = 0,05)
df 1: 3,841, 2: 5,991, 3: 7,815, 4: 9,488
Decyzja
odrzuć H0, jeśli χ² > χ²crit

2Zadania do ćwiczenia

1.Metody badawcze w psychologiiŚredni

Błąd I rodzaju występuje, gdy badacz:

  1. AZbiera zbyt dużo danych
  2. BOdrzuca hipotezę zerową, która w rzeczywistości jest prawdziwa
  3. CNie odrzuca fałszywej hipotezy zerowej
  4. DUżywa niewłaściwego testu statystycznego
2.Metody badawcze w psychologiiTrudny

Badanie pamięci wykorzystuje schemat z powtarzanym pomiarem, w którym każdy uczy się najpierw listy A, a potem listy B. Przypominanie jest lepsze dla listy B. Jaka jest najbardziej prawdopodobna wada?

  1. AEfekty kolejności, np. praktyki, bo nie zrównoważono kolejności warunków
  2. BRóżnice indywidualne między grupami
  3. CZbyt duża liczebność próby
  4. DUżycie porządkowego poziomu pomiaru
3.Statystyka opisowaŚredni
10152025303540455055

Wyznacz odchylenie standardowe z próby s dla danych: 53, 10, 43, 51, 46, 58.

n = 6
s =
4.Statystyka opisowaTrudny
z −2−1012

Wielkość ma rozkład normalny ze średnią 500 i odchyleniem standardowym 50. Jaka część P wartości leży powyżej 475?

μ = 500σ = 50x = 475
P =
5.PrawdopodobieństwoŚredni
czerwone: 7niebieskie: 8

W worku jest 7 kul czerwonych i 8 niebieskich. Losujesz dwie kule bez zwracania pierwszej. Jakie jest prawdopodobieństwo P, że obie są czerwone?

7 / 8
P =
6.PrawdopodobieństwoTrudny
n = 6, p = 0,1: P(X = 1) = ?k0123456

Test ma 6 pytań wielokrotnego wyboru. Studentka, która zgaduje, odpowiada poprawnie na każde z prawdopodobieństwem 0,1, niezależnie. Jakie jest prawdopodobieństwo P dokładnie 1 poprawnych odpowiedzi?

n = 6p = 0,1k = 1
P =
7.Rozkład normalnyŚredni
−3−2−10123zzacieniowane pole na prawo od z = 0,1562

Przeciągnij z tak, aby zacieniowane pole pod standardową krzywą normalną, na prawo od z, wynosiło 0,1562. Znajdź z z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku.

A = 0,1562
z =
8.Rozkład normalnyTrudny
35455565758595pktdół 5%

Rozkład wyników egzaminu jest normalny ze średnią 65 pkt i odchyleniem standardowym 10 pkt. Przeciągnij wartość graniczną tak, aby zacieniowane dolne 5% leżało na lewo od niej. Znajdź wartość graniczną x.

μ = 65 pktσ = 10 pkt5%
x = pkt
9.Przedziały ufnościŚredni
n = 6, s = 20LUx̄ = 16E = ?95%

Próba 6 elementów ma średnią 16 i odchylenie standardowe s = 20. Populacja ma w przybliżeniu rozkład normalny. Wyznacz margines błędu E przedziału ufności 95% dla średniej.

n = 6x̄ = 16s = 2095%t(5) = 2,571
E =
10.Przedziały ufnościTrudny
μ₁ − μ₂, t(12) = 1,7820LU = ?x̄₁ − x̄₂E90%

Testuje się dwa nawozy. Grupa poletek 1: 9 poletek, średni plon 53 kg, odchylenie standardowe 2 kg. Grupa poletek 2: 5 poletek, średnia 52,5 kg, odchylenie standardowe 8,5 kg. Załóż równe wariancje (łączne t, df = n₁ + n₂ − 2). Wyznacz górną granicę przedziału ufności 90 % dla μ₁ − μ₂.

n₁ = 9x̄₁ = 53s₁ = 2n₂ = 5x̄₂ = 52,5s₂ = 8,590%t(12) = 1,782
górna granica = kg
11.Testy hipotez i przedziały ufnościŚredni
1,32p = ?

Twierdzi się, że średnia populacji wynosi 250; odchylenie standardowe populacji jest znane i wynosi 15. Losowa próba 36 obserwacji ma średnią 253,3. Przetestuj H₀: μ = 250 przeciw H₁: μ > 250. Wyznacz wartość p p.

μ₀ = 250σ = 15n = 36x̄ = 253,3H₁: μ > μ₀
p =
12.Testy hipotez i przedziały ufnościTrudny
z −1,9601,96

Próba 36 pomiarów ma średnią 496. Odchylenie standardowe populacji wynosi 8. Wyznacz górną granicę U przedziału ufności 95 % dla średniej.

x̄ = 496σ = 8n = 3695%
U =
13.Regresja liniowa i korelacjaŚredni
xy25345466787110741280xy510607080

Tabela podaje 6 par obserwacji x = liczba godzin nauki i y = wynik egzaminu. Wyznacz współczynnik korelacji Pearsona r.

n = 6
r =
14.Regresja liniowa i korelacjaTrudny
xy123223318418517613xy2461520ŷ = 23

Tabela podaje 6 par obserwacji x = wiek samochodu w latach i y = cena w tys. €. Użyj prostej najmniejszych kwadratów ŷ = a + b·x. Dla jakiej wartości x prosta przewiduje ŷ = 23?

n = 6ŷ = 23
x =
15.Testy chi-kwadratŚredni
taknieSumamężczyźni9525120kobiety13940Suma9664160

Tabela kontyngencji pokazuje liczebności obserwowane. Oblicz statystykę chi-kwadrat χ² testu niezależności zmiennych wierszowej i kolumnowej. Nie stosuj poprawki na ciągłość.

N = 1602 × 2
χ² =
16.Testy chi-kwadratTrudny

Test zgodności chi-kwadrat sprawdza, czy liczebności w 5 kategoriach mają rozkład Poissona, którego średnią estymuje się z tych samych danych. Ile stopni swobody df ma test?

k = 5
df =

3Roztwory

1.Metody badawcze w psychologii

Odpowiedź: B · Odrzuca hipotezę zerową, która w rzeczywistości jest prawdziwa

Dlaczego to jest odpowiedź

Błąd I rodzaju oznacza stwierdzenie efektu, którego nie ma. Jego prawdopodobieństwo równa się poziomowi istotności (często 0,05). Błąd II rodzaju to przeoczenie rzeczywistego efektu.

Odpowiedź

B · Odrzuca hipotezę zerową, która w rzeczywistości jest prawdziwa
2.Metody badawcze w psychologii

Odpowiedź: A · Efekty kolejności, np. praktyki, bo nie zrównoważono kolejności warunków

Dlaczego to jest odpowiedź

Gdy wszyscy uczestnicy przechodzą warunki w tej samej kolejności, poprawa może odzwierciedlać praktykę, a nie listę. Kontroluje to równoważenie kolejności (ABBA albo połowa AB, połowa BA).

Odpowiedź

A · Efekty kolejności, np. praktyki, bo nie zrównoważono kolejności warunków
3.Statystyka opisowa

Odpowiedź: s = 17,24

Statystyka opisowa: średnia to suma podzielona przez n; mediana to środkowa wartość uporządkowanych danych (średnia dwóch środkowych, gdy n jest parzyste). Odchylenie standardowe z próby to s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Wynik z = (x − μ)/σ mówi, o ile odchyleń standardowych wartość leży od średniej.

Średnia

x̄ = 261/6 = 43,5

Kwadraty odchyleń

Σ(x − x̄)² = 9,5² + (−33,5)² + (−0,5)² + 7,5² + 2,5² + 14,5² = 1486

Odchylenie standardowe

s = √(1486/5) = 17,24

Odpowiedź

s = 17,24
4.Statystyka opisowa

Odpowiedź: P = 0,6915

Statystyka opisowa: średnia to suma podzielona przez n; mediana to środkowa wartość uporządkowanych danych (średnia dwóch środkowych, gdy n jest parzyste). Odchylenie standardowe z próby to s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Wynik z = (x − μ)/σ mówi, o ile odchyleń standardowych wartość leży od średniej.

Standaryzuj

z = −0,5

Tablica rozkładu normalnego

Φ(−0,5) = 0,3085
P = 1 − 0,3085 = 0,6915

Odpowiedź

P = 0,6915
5.Prawdopodobieństwo

Odpowiedź: P = 0,2

Prawdopodobieństwo: przy jednakowo prawdopodobnych wynikach P(A) = sprzyjające/wszystkie. Dla zdarzeń niezależnych mnożymy: P(A i B) = P(A)·P(B). Często pomaga zdarzenie przeciwne: P(co najmniej jedno) = 1 − P(żadne). Rozkład dwumianowy: w n niezależnych próbach z prawdopodobieństwem sukcesu p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

Pierwsze i drugie losowanie

P = 7/15 · 6/14 = 42/210 = 0,2

Odpowiedź

P = 0,2
6.Prawdopodobieństwo

Odpowiedź: P = 0,3543

Prawdopodobieństwo: przy jednakowo prawdopodobnych wynikach P(A) = sprzyjające/wszystkie. Dla zdarzeń niezależnych mnożymy: P(A i B) = P(A)·P(B). Często pomaga zdarzenie przeciwne: P(co najmniej jedno) = 1 − P(żadne). Rozkład dwumianowy: w n niezależnych próbach z prawdopodobieństwem sukcesu p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

Wzór dwumianowy

P(X = 1) = 6·0,11·0,95 = 6·0,1·0,5905 = 0,3543

Odpowiedź

P = 0,3543
7.Rozkład normalny

Odpowiedź: z = 1,01

Od pola z powrotem do z: Φ(z) to pole na lewo od z. Dla pola lewego ogona A znajdź w tablicy z, dla którego Φ(z) = A. Pole prawego ogona A oznacza Φ(z) = 1 − A. Pole środkowe A między −z a z zostawia (1 − A)/2 w każdym ogonie, więc Φ(z) = (1 + A)/2. Dla wartości x użyj x = μ + zσ.

Pole na lewo od z

Φ(z) = 1 − 0,1562 = 0,8438

Czytaj tablicę z wstecz

Znajdź 0,8438 wewnątrz tablicy i odczytaj z.

z = 1,01

Odpowiedź

z = 1,01
8.Rozkład normalny

Odpowiedź: x = 48,6 pkt

Od pola z powrotem do z: Φ(z) to pole na lewo od z. Dla pola lewego ogona A znajdź w tablicy z, dla którego Φ(z) = A. Pole prawego ogona A oznacza Φ(z) = 1 − A. Pole środkowe A między −z a z zostawia (1 − A)/2 w każdym ogonie, więc Φ(z) = (1 + A)/2. Dla wartości x użyj x = μ + zσ.

Pole po lewej

Φ(z) = 0,05

z z tablicy

z ≈ −1,64

Z powrotem do pierwotnych jednostek

x = 65 − 1,64·10 = 48,6 pkt

Odpowiedź

x = 48,6 pkt
9.Przedziały ufności

Odpowiedź: E = 20,99

Przedział ufności dla średniej: x̄ ± margines błędu. Przy znanym σ populacji margines wynosi z·σ/√n; gdy znasz tylko odchylenie standardowe z próby s, użyj t z n − 1 stopniami swobody: t·s/√n. Wartości krytyczne: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). Aby uzyskać margines E lub mniejszy, potrzebujesz n ≥ (z·σ/E)², zaokrąglone w górę.

Wartość krytyczna

df = n − 1 = 5, t = 2,571

Margines błędu

E = 2,571·20/√6 = 20,99

Odpowiedź

E = 20,99
10.Przedziały ufności

Odpowiedź: górna granica = 5,641 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.

Łączne odchylenie standardowe

sp² = (8·2² + 4·8,5²)/12 = 26,75
sp = 5,172

Margines błędu

E = 1,782·5,172·√(1/9 + 1/5) = 5,141

Przedział

0,5 ± 5,141 → [−4,641, 5,641]

Odpowiedź

górna granica = 5,641 kg
11.Testy hipotez i przedziały ufności

Odpowiedź: p = 0,09342

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.

Statystyka testowa

SE = σ/√n = 15/√36 = 2,5
z = (253,3 − 250)/2,5 = 1,32

Pole ogona

Φ(1,32) = 0,9066
1 − Φ(1,32) = 0,0934

Wartość p

p = 0,09342

Odpowiedź

p = 0,09342

p > 0,05, więc nie ma podstaw do odrzucenia H₀ na poziomie 5 %.

12.Testy hipotez i przedziały ufności

Odpowiedź: U = 498,6

Test dla średniej: statystyka testowa mierzy, o ile błędów standardowych średnia z próby leży od wartości z H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n), gdy σ jest znane, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n), gdy szacuje się je z próby. Przedział ufności to x̄ ± (wartość krytyczna)·(błąd standardowy).

Margines błędu

E = 1,96·8/√36 = 2,613

Granica przedziału

U = 496 + 2,613 = 498,6

Odpowiedź

U = 498,6
13.Regresja liniowa i korelacja

Odpowiedź: r = 0,973

Regresja metodą najmniejszych kwadratów: przy średnich x̄ i ȳ oraz Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² i Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) prosta ŷ = a + b·x ma współczynnik kierunkowy b = Sxy/Sxx i wyraz wolny a = ȳ − b·x̄, więc zawsze przechodzi przez punkt (x̄, ȳ). Współczynnik korelacji Pearsona r = Sxy/√(Sxx·Syy) leży między −1 a 1; r² to część zmienności y wyjaśniona przez prostą.

Średnie

x̄ = 42/6 = 7
ȳ = 399/6 = 66,5

Sumy kwadratów i iloczynów

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 199
Syy = Σ(y − ȳ)² = 597,5

Współczynnik korelacji

r = 199/√(70·597,5) = 0,973

Odpowiedź

r = 0,973
14.Regresja liniowa i korelacja

Odpowiedź: x = 1,27

Regresja metodą najmniejszych kwadratów: przy średnich x̄ i ȳ oraz Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² i Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) prosta ŷ = a + b·x ma współczynnik kierunkowy b = Sxy/Sxx i wyraz wolny a = ȳ − b·x̄, więc zawsze przechodzi przez punkt (x̄, ȳ). Współczynnik korelacji Pearsona r = Sxy/√(Sxx·Syy) leży między −1 a 1; r² to część zmienności y wyjaśniona przez prostą.

Średnie

x̄ = 21/6 = 3,5
ȳ = 112/6 = 18,67

Sumy kwadratów i iloczynów

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −34

Prosta regresji

b = −34/17,5 = −1,943
a = 18,67 − (−1,943)·3,5 = 25,47
ŷ = 25,47 − 1,943·x

Wyznacz x

x = (23 − 25,47)/(−1,943) = 1,27

Odpowiedź

x = 1,27
15.Testy chi-kwadrat

Odpowiedź: χ² = 73,47

Testy chi-kwadrat: porównaj liczebności obserwowane O z liczebnościami E oczekiwanymi przy H₀ za pomocą χ² = Σ(O − E)²/E. Test zgodności: E = n·p dla każdej kategorii, df = k − 1 (minus jeden za każdy parametr estymowany z danych). Niezależność w tabeli r × c: E = suma wiersza × suma kolumny / suma ogólna, df = (r − 1)(c − 1). Odrzuć H₀, gdy χ² przekracza wartość krytyczną dla wybranego α.

Liczebności oczekiwane

mężczyźni: 120·96/160 = 72, 120·64/160 = 48
kobiety: 40·96/160 = 24, 40·64/160 = 16

Statystyka chi-kwadrat

χ² = (95 − 72)²/72 + (25 − 48)²/48 + (1 − 24)²/24 + (39 − 16)²/16
χ² = 73,47

Odpowiedź

χ² = 73,47

df = 1. Przy α = 0,05 wartość krytyczna wynosi 3,841, więc decyzja dotycząca H₀ (niezależności): odrzucona.

16.Testy chi-kwadrat

Odpowiedź: df = 3

Testy chi-kwadrat: porównaj liczebności obserwowane O z liczebnościami E oczekiwanymi przy H₀ za pomocą χ² = Σ(O − E)²/E. Test zgodności: E = n·p dla każdej kategorii, df = k − 1 (minus jeden za każdy parametr estymowany z danych). Niezależność w tabeli r × c: E = suma wiersza × suma kolumny / suma ogólna, df = (r − 1)(c − 1). Odrzuć H₀, gdy χ² przekracza wartość krytyczną dla wybranego α.

Stopnie swobody

df = 5 − 1 − 1 = 3

Odpowiedź

df = 3

ExamProblems · examproblems.com/courses/research-methods-psychology