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

Wartość p równa 0,03 oznacza:

  1. AEfekt jest duży
  2. BGdyby hipoteza zerowa była prawdziwa, tak skrajne dane pojawiałyby się w około 3% przypadków
  3. CPrzy zaobserwowanych danych prawdopodobieństwo, że hipoteza zerowa jest prawdziwa, wynosi tylko 3%
  4. DWynik powtórzy się w 97% przypadków
2.Metody badawcze w psychologiiTrudny

W badaniach jakościowych refleksyjność oznacza, że badacz:

  1. APrzekształca tematy w dane liczbowe
  2. BZastanawia się, jak jego własne doświadczenia i założenia mogą kształtować analizę
  3. CPowtarza badanie, by sprawdzić rzetelność
  4. DUżywa próby losowej, by usunąć obciążenia
3.Statystyka opisowaŚredni
1520253035404550

Wyznacz odchylenie standardowe z próby s dla danych: 31, 20, 54, 54, 27, 15, 41.

n = 7
s =
4.Statystyka opisowaTrudny
z −2−1012

Wielkość ma rozkład normalny ze średnią 170 i odchyleniem standardowym 10. Jaka część P wartości leży powyżej 185?

μ = 170σ = 10x = 185
P =
5.PrawdopodobieństwoŚredni
n = 7k = 4N = ?

Na ile sposobów N można wybrać komisję 4 osób z grupy 7 osób? Kolejność nie ma znaczenia.

n = 7k = 4
N =
6.PrawdopodobieństwoTrudny
€p(x)−20,6560,3180,05

Gra kosztuje €2. Wygrywasz €8 z prawdopodobieństwem 0,3 i €20 z prawdopodobieństwem 0,05; w pozostałych przypadkach nic nie wygrywasz. Stawka nie jest zwracana. Wyznacz oczekiwany zysk netto E(G) na jedną grę.

stawka = €2€8: p = 0,3€20: p = 0,05
E(G) = €
7.Rozkład normalnyŚredni
82,75127,75P = ?

Rozkład wyników testu IQ jest normalny ze średnią 100 pkt i odchyleniem standardowym 15 pkt. Jaka część wartości leży między 82,75 a 127,75 pkt? Podaj P w postaci dziesiętnej.

μ = 100σ = 15x1 = 82,75x2 = 127,75
P =
8.Rozkład normalnyTrudny
0,03 mm0D − d?

Średnice otworów D mają rozkład normalny ze średnią 25,03 mm i odchyleniem standardowym 0,01 mm. Średnice wałów d są niezależne i mają rozkład normalny ze średnią 25 mm i odchyleniem standardowym 0,01 mm. Losowo wybrany wał pasuje, gdy D − d > 0. Wyznacz prawdopodobieństwo P, że pasuje. Zaokrąglij z do dwóch miejsc po przecinku.

otwór: μ = 25,03 mm, σ = 0,01 mmwał: μ = 25 mm, σ = 0,01 mm
P =
9.Przedziały ufnościŚredni
n = 6, sd​ = 5,10L = ?Ud̄ = −2,1E95%

U 6 pacjentów mierzy się ciśnienie krwi przed leczeniem i po nim. Różnice d = przed − po (mmHg) mają średnią −2,1 i odchylenie standardowe 5,1. Wyznacz dolną granicę przedziału ufności 95 % dla średniej różnicy.

n = 6d̄ = −2,1sd = 5,195%t(5) = 2,571
dolna granica = mmHg
10.Przedziały ufnościTrudny
σ = 36, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,590%

Odchylenie standardowe populacji wynosi 36. Jak liczna musi być próba n, aby przedział ufności 90% dla średniej miał margines błędu co najwyżej 0,5?

σ = 36E = 0,590%
n =
11.Testy hipotez i przedziały ufnościŚredni
−2,5p = ?

Twierdzi się, że średnia populacji wynosi 50; odchylenie standardowe populacji jest znane i wynosi 12. Losowa próba 36 obserwacji ma średnią 45. Przetestuj H₀: μ = 50 przeciw H₁: μ < 50. Wyznacz wartość p p.

μ₀ = 50σ = 12n = 36x̄ = 45H₁: μ < μ₀
p =
12.Testy hipotez i przedziały ufnościTrudny
−1,961,96z = ?

W badaniu klinicznym wyzdrowiało 65 z 100 pacjentów leczonych metodą A i 68 z 120 pacjentów leczonych metodą B. Korzystając z frakcji łącznej, wyznacz statystykę testową z dla H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 65n₁ = 100x₂ = 68n₂ = 120
z =
13.Regresja liniowa i korelacjaŚredni
xy247356458564668xy246506070

Tabela podaje 5 par obserwacji x = wydatki na reklamę w tys. € i y = sprzedaż w tys. €. Podane są ich sumy. Wyznacz z tych sum współczynnik korelacji Pearsona r.

n = 5Σx = 20Σy = 293Σx² = 90Σy² = 17429Σxy = 1222
r =
14.Regresja liniowa i korelacjaTrudny
xy240343443548651752xy246404550x = 6,5

Tabela podaje 6 par obserwacji x = wydatki na reklamę w tys. € i y = sprzedaż w tys. €. Użyj prostej najmniejszych kwadratów ŷ = a + b·x. Wykonano nową obserwację (6,5, 48). Wyznacz jej resztę e = y − ŷ.

n = 6(6,5, 48)
e =
15.Testy chi-kwadratŚredni
niskiśredniwysokiSumamiasto38112574wieś12291152Suma504036126

Tabela kontyngencji pokazuje liczebności obserwowane. W teście niezależności chi-kwadrat wyznacz liczebność oczekiwaną E dla komórki „miasto, wysoki”.

suma wiersza = 74suma kolumny = 36N = 126
E =
16.Testy chi-kwadratTrudny

Test zgodności chi-kwadrat porównuje liczebności obserwowane w 7 kategoriach z w pełni określonymi oczekiwanymi udziałami (żadne parametry nie są estymowane z danych). Ile stopni swobody df ma test?

k = 7
df =

3Roztwory

1.Metody badawcze w psychologii

Odpowiedź: B · Gdyby hipoteza zerowa była prawdziwa, tak skrajne dane pojawiałyby się w około 3% przypadków

Dlaczego to jest odpowiedź

Wartość p to prawdopodobieństwo uzyskania wyników co najmniej tak skrajnych jak zaobserwowane, gdyby hipoteza zerowa była prawdziwa. Nie podaje prawdopodobieństwa prawdziwości hipotezy ani wielkości efektu.

Odpowiedź

B · Gdyby hipoteza zerowa była prawdziwa, tak skrajne dane pojawiałyby się w około 3% przypadków
2.Metody badawcze w psychologii

Odpowiedź: B · Zastanawia się, jak jego własne doświadczenia i założenia mogą kształtować analizę

Dlaczego to jest odpowiedź

Refleksyjność uznaje wpływ badacza na zbieranie i interpretację danych i jest kluczowym kryterium jakości w pracy jakościowej.

Odpowiedź

B · Zastanawia się, jak jego własne doświadczenia i założenia mogą kształtować analizę
3.Statystyka opisowa

Odpowiedź: s = 15,61

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 = 242/7 = 34,57

Kwadraty odchyleń

Σ(x − x̄)² = (−3,571)² + (−14,57)² + 19,43² + 19,43² + (−7,571)² + (−19,57)² + 6,429² = 1462

Odchylenie standardowe

s = √(1462/6) = 15,61

Odpowiedź

s = 15,61
4.Statystyka opisowa

Odpowiedź: P = 0,06681

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 = 1,5

Tablica rozkładu normalnego

Φ(1,5) = 0,9332
P = 1 − 0,9332 = 0,06681

Odpowiedź

P = 0,06681
5.Prawdopodobieństwo

Odpowiedź: N = 35

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.

Kombinacje

C(7, 4) = (7·6·5·4)/(4·3·2·1) = 35

Odpowiedź

N = 35
6.Prawdopodobieństwo

Odpowiedź: E(G) = 1,4 €

Dyskretne zmienne losowe: rozkład prawdopodobieństwa wymienia każdą wartość x, jaką może przyjąć zmienna, wraz z jej prawdopodobieństwem p(x); prawdopodobieństwa mieszczą się między 0 a 1 i sumują się do 1. Wartość oczekiwana (średnia) to E(X) = Σx·p(x), średnia w długim okresie. Wariancja to Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², a odchylenie standardowe σ = √Var(X). Dla zmiany liniowej Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) i σY = |a|·σX; dodanie stałej nie zmienia rozrzutu.

Wyniki netto

G: 6 (p = 0,3), 18 (p = 0,05), −2 (p = 0,65)

Wartość oczekiwana

E(G) = 6·0,3 + 18·0,05 − 2·0,65 = 1,4 €

Odpowiedź

E(G) = 1,4 €

Wartość dodatnia oznacza, że średnio wygrywasz pieniądze.

7.Rozkład normalny

Odpowiedź: P = 0,8428

Rozkład normalny: zamień wartość x na wynik z, z = (x − μ)/σ, który mówi, o ile odchyleń standardowych wartość leży od średniej. Tablica rozkładu normalnego (czyli Φ(z)) podaje pole na lewo od z, czyli P(X < x). Pole na prawo to 1 − Φ(z), a pole między dwiema wartościami to różnica ich dwóch pól.

Wyniki z

z₁ = (82,75 − 100)/15 = −1,15
z₂ = (127,75 − 100)/15 = 1,85

Pole pomiędzy

P = Φ(1,85) − Φ(−1,15) = 0,9678 − 0,1251 = 0,8428

Odpowiedź

P = 0,8428
8.Rozkład normalny

Odpowiedź: P = 0,983

Sumy i różnice zmiennych normalnych: jeśli X i Y są niezależne i mają rozkład normalny, to X + Y i X − Y również mają rozkład normalny. Średnie dodają się lub odejmują: E(X ± Y) = μX ± μY. Wariancje zawsze się dodają, także dla różnicy: Var(X ± Y) = σX² + σY², więc σ = √(σX² + σY²). Odchylenia standardowe nigdy nie dodają się bezpośrednio. Suma n niezależnych elementów o tym samym rozkładzie ma średnią n·μ i odchylenie standardowe σ·√n. Potem standaryzuj jak zwykle: z = (x − średnia)/σ i odczytaj Φ(z).

Rozkład różnicy

μ = 25,03 − 25 = 0,03 mm, σ = 0,01414 mm

Standaryzuj

z = (0 − 0,03)/0,01414 = −2,12

Prawdopodobieństwo

P = 1 − Φ(−2,12) = 0,983

Odpowiedź

P = 0,983
9.Przedziały ufności

Odpowiedź: dolna granica = −7,453 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.

Wartość krytyczna

df = 5, t = 2,571

Margines błędu

E = 2,571·5,1/√6 = 5,353

Przedział

−2,1 ± 5,353 → [−7,453, 3,253]

Odpowiedź

dolna granica = −7,453 mmHg
10.Przedziały ufności

Odpowiedź: n = 14029

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.

Wyznacz n

n = (1,645·36/0,5)² = 14028

Zaokrąglij w górę

Liczebność próby jest liczbą całkowitą, a zaokrąglenie w dół dałoby za duży margines.

n = 14029

Odpowiedź

n = 14029
11.Testy hipotez i przedziały ufności

Odpowiedź: p = 0,00621

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 = 12/√36 = 2
z = (45 − 50)/2 = −2,5

Pole ogona

Φ(2,5) = 0,9938
1 − Φ(2,5) = 0,0062

Wartość p

p = 0,00621

Odpowiedź

p = 0,00621

p ≤ 0,05, więc H₀ odrzuca się na poziomie 5 %.

12.Testy hipotez i przedziały ufności

Odpowiedź: z = 1,259

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.

Frakcje z prób

p̂₁ = 65/100 = 0,65
p̂₂ = 68/120 = 0,5667
p̂ = 133/220 = 0,6045

Błąd standardowy przy H₀

SE = √(0,6045·0,3955·(1/100 + 1/120)) = 0,0662

Statystyka testowa

z = (0,65 − 0,5667)/0,0662 = 1,259

Odpowiedź

z = 1,259

|z| < 1.96, więc nie ma podstaw do odrzucenia H₀ na poziomie 5 % (test dwustronny).

13.Regresja liniowa i korelacja

Odpowiedź: r = 0,9821

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.

Sumy scentrowane

Sxy = 1222 − 20·293/5 = 50
Sxx = 90 − 20²/5 = 10
Syy = 17429 − 293²/5 = 259,2

Współczynnik korelacji

r = 50/√(10·259,2) = 0,9821

Odpowiedź

r = 0,9821
14.Regresja liniowa i korelacja

Odpowiedź: e = −3,252

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 = 27/6 = 4,5
ȳ = 277/6 = 46,17

Sumy kwadratów i iloczynów

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 44,5

Prosta regresji

b = 44,5/17,5 = 2,543
a = 46,17 − 2,543·4,5 = 34,72
ŷ = 34,72 + 2,543·x

Wartość przewidywana

ŷ = 34,72 + 2,543·6,5 = 51,25

Reszta

e = 48 − 51,25 = −3,252

Odpowiedź

e = −3,252

Punkt leży pod prostą.

15.Testy chi-kwadrat

Odpowiedź: E = 21,14

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.

Liczebność oczekiwana

E = 74·36/126 = 21,14

Odpowiedź

E = 21,14
16.Testy chi-kwadrat

Odpowiedź: df = 6

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 = 7 − 1 = 6

Odpowiedź

df = 6

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