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

Standaryzowanych instrukcji używa się w eksperymencie po to, by:

  1. AWyniki stały się istotne statystycznie
  2. BUczestnicy mogli sami wybierać warunki
  3. CWszyscy uczestnicy otrzymali te same informacje w ten sam sposób
  4. DBadacz mógł dostosowywać procedurę do potrzeb każdego uczestnika
2.Metody badawcze w psychologiiTrudny

Skala samoopisowa wykazuje, że osoby zgadzające się z wieloma stwierdzeniami uzyskują wysokie wyniki niezależnie od treści. Jakie to obciążenie odpowiedzi i jak można je ograniczyć?

  1. ACharakterystyki żądań; zastosować schemat podwójnie ślepy
  2. BTendencja do potakiwania; włączyć pozycje odwrócone
  3. CEfekty kolejności; zrównoważyć kolejność uczestników
  4. DObciążenie aprobatą społeczną; użyć większej próby
3.Statystyka opisowaŚredni
1520253035404550

Wyznacz odchylenie standardowe z próby s dla danych: 13, 42, 54, 41, 33, 37.

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

Wyniki egzaminu mają rozkład normalny ze średnią 70 i odchyleniem standardowym 20. Wyznacz wynik z z dla wyniku 110.

μ = 70σ = 20x = 110
z =
5.PrawdopodobieństwoŚredni
czerwone: 3niebieskie: 7

W worku jest 3 kul czerwonych i 7 niebieskich. Losujesz dwie kule bez zwracania pierwszej. Jakie jest prawdopodobieństwo P, że obie są czerwone?

3 / 7
P =
6.PrawdopodobieństwoTrudny
n = 10, p = 0,4: P(X = 5) = ?k012345678910

Test ma 10 pytań wielokrotnego wyboru. Studentka, która zgaduje, odpowiada poprawnie na każde z prawdopodobieństwem 0,4, niezależnie. Jakie jest prawdopodobieństwo P dokładnie 5 poprawnych odpowiedzi?

n = 10p = 0,4k = 5
P =
7.Rozkład normalnyŚredni
−3−2−10123zzacieniowane pole na prawo od z = 0,6217

Przeciągnij z tak, aby zacieniowane pole pod standardową krzywą normalną, na prawo od z, wynosiło 0,6217. Znajdź z z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku.

A = 0,6217
z =
8.Rozkład normalnyTrudny
235240245250255260265ggóra 80%

Rozkład mas worków jest normalny ze średnią 250 g i odchyleniem standardowym 5 g. Przeciągnij wartość graniczną tak, aby zacieniowane górne 80% leżało na prawo od niej. Znajdź wartość graniczną x.

μ = 250 gσ = 5 g80%
x = g
9.Przedziały ufnościŚredni
x̄E₁ = 6,290%, n = 25x̄E₂ = ?99%, n = 25

Przedział ufności 90 % dla średniej, oparty na 25 obserwacjach i znanym σ, ma margines błędu 6,2. Jaki jest margines błędu E₂ przedziału 99 % z tych samych danych?

90%n₁ = 25E₁ = 6,299%
E₂ =
10.Przedziały ufnościTrudny
σ = 20, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 195%

Odchylenie standardowe populacji wynosi 20. Jak liczna musi być próba n, aby przedział ufności 95% dla średniej miał margines błędu co najwyżej 1?

σ = 20E = 195%
n =
11.Testy hipotez i przedziały ufnościŚredni
−1,961,96z = ?

Dwie linie produkcyjne wytwarzają tę samą część. Linia 1: próba 50 części ma średnią długość 87,5 mm, a znane odchylenie standardowe linii wynosi 3 mm. Linia 2: próba 100 części ma średnią 91,9 mm, znane odchylenie standardowe 18 mm. Wyznacz statystykę testową z dla H₀: μ₁ = μ₂, przyjmując różnicę jako x̄₁ − x̄₂ (linia 1 minus linia 2).

n₁ = 50x̄₁ = 87,5 mmσ₁ = 3 mmn₂ = 100x̄₂ = 91,9 mmσ₂ = 18 mm
z =
12.Testy hipotez i przedziały ufnościTrudny
σ = 4, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2,599%

Jak duża musi być próba, aby przedział ufności 99 % dla średniej miał margines błędu co najwyżej 2,5? Odchylenie standardowe wynosi 4. Wyznacz najmniejszą liczebność próby n.

σ = 4E = 2,599%
n =
13.Regresja liniowa i korelacjaŚredni
xy123219316412512611xy2461520

Tabela podaje 6 par obserwacji x = wiek samochodu w latach i y = cena w tys. €. Wyznacz współczynnik determinacji r² prostej najmniejszych kwadratów.

n = 6
r² =
14.Regresja liniowa i korelacjaTrudny
xy254106168171023xy5101020x = 3

Tabela podaje 5 par obserwacji x = obciążenie w kN i y = wydłużenie w mm. Użyj prostej najmniejszych kwadratów ŷ = a + b·x. Wyznacz prognozę ŷ dla x = 3.

n = 5x = 3
ŷ =
15.Testy chi-kwadratŚredni
taknieSumamężczyźni241640kobiety213960Suma4555100

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

N = 1002 × 2
χ² =
16.Testy chi-kwadratTrudny
taknieSumazakład A5149100zakład B132740zakład C3268100Suma96144240dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

Tabela pokazuje liczebności obserwowane. Sprawdź na poziomie α = 0,01, czy obie zmienne są niezależne (bez poprawki na ciągłość). Oblicz statystykę testową χ², a potem porównaj ją z wartością krytyczną z tabeli.

N = 2403 × 2α = 0,01
χ² =

3Roztwory

1.Metody badawcze w psychologii

Odpowiedź: C · Wszyscy uczestnicy otrzymali te same informacje w ten sam sposób

Dlaczego to jest odpowiedź

Standaryzacja eliminuje zróżnicowanie procedury jako zmienną uboczną i umożliwia replikację badania.

Odpowiedź

C · Wszyscy uczestnicy otrzymali te same informacje w ten sam sposób
2.Metody badawcze w psychologii

Odpowiedź: B · Tendencja do potakiwania; włączyć pozycje odwrócone

Dlaczego to jest odpowiedź

Potakiwanie to tendencja do zgadzania się z pozycjami. Mieszanie pozycji sformułowanych pozytywnie i negatywnie sprawia, że zgadzanie się ze wszystkim nie daje już skrajnego wyniku.

Odpowiedź

B · Tendencja do potakiwania; włączyć pozycje odwrócone
3.Statystyka opisowa

Odpowiedź: s = 13,57

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 = 220/6 = 36,67

Kwadraty odchyleń

Σ(x − x̄)² = (−23,67)² + 5,333² + 17,33² + 4,333² + (−3,667)² + 0,3333² = 921,3

Odchylenie standardowe

s = √(921,3/5) = 13,57

Odpowiedź

s = 13,57
4.Statystyka opisowa

Odpowiedź: z = 2

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 = (110 − 70)/20 = 2

Odpowiedź

z = 2
5.Prawdopodobieństwo

Odpowiedź: P = 0,06667

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 = 3/10 · 2/9 = 6/90 = 0,06667

Odpowiedź

P = 0,06667
6.Prawdopodobieństwo

Odpowiedź: P = 0,2007

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 = 5) = 252·0,45·0,65 = 252·0,01024·0,07776 = 0,2007

Odpowiedź

P = 0,2007
7.Rozkład normalny

Odpowiedź: z = −0,31

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 − 0,6217 = 0,3783

Czytaj tablicę z wstecz

Znajdź 0,3783 wewnątrz tablicy i odczytaj z.

z = −0,31

Odpowiedź

z = −0,31
8.Rozkład normalny

Odpowiedź: x = 245,8 g

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) = 0,2

z z tablicy

z ≈ −0,84

Z powrotem do pierwotnych jednostek

x = 250 − 0,84·5 = 245,8 g

Odpowiedź

x = 245,8 g
9.Przedziały ufności

Odpowiedź: E₂ = 9,709

Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.

Stosunek marginesów

E₂/E₁ = (2,576/1,645)·√(25/25) = 1,566

Nowy margines

E₂ = 6,2·1,566 = 9,709

Odpowiedź

E₂ = 9,709
10.Przedziały ufności

Odpowiedź: n = 1537

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 = (1,96·20/1)² = 1537

Zaokrąglij w górę

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

n = 1537

Odpowiedź

n = 1537
11.Testy hipotez i przedziały ufności

Odpowiedź: z = −2,379

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.

Błąd standardowy różnicy

SE = √(3²/50 + 18²/100) = √3,42 = 1,849

Statystyka testowa

z = (87,5 − 91,9)/1,849 = −2,379

Odpowiedź

z = −2,379

|z| > 1,96, więc H₀ odrzuca się na poziomie 5 % (test dwustronny).

12.Testy hipotez i przedziały ufności

Odpowiedź: n = 17

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).

Wyznacz n

n = (2,576·4/2,5)² = 16,99

Zaokrąglij w górę

n = 17

Odpowiedź

n = 17
13.Regresja liniowa i korelacja

Odpowiedź: r² = 0,9094

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 = 93/6 = 15,5

Sumy kwadratów i iloczynów

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −42,5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 113,5

Współczynnik determinacji

r² = −42,5²/(17,5·113,5) = 0,9094

Odpowiedź

r² = 0,9094

Około 90,94% zmienności y jest wyjaśnione przez prostą.

14.Regresja liniowa i korelacja

Odpowiedź: ŷ = 7,75

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 = 30/5 = 6
ȳ = 71/5 = 14,2

Sumy kwadratów i iloczynów

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 86

Prosta regresji

b = 86/40 = 2,15
a = 14,2 − 2,15·6 = 1,3
ŷ = 1,3 + 2,15·x

Prognoza

ŷ = 1,3 + 2,15·3 = 7,75

Odpowiedź

ŷ = 7,75
15.Testy chi-kwadrat

Odpowiedź: χ² = 6,061

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: 40·45/100 = 18, 40·55/100 = 22
kobiety: 60·45/100 = 27, 60·55/100 = 33

Statystyka chi-kwadrat

χ² = (24 − 18)²/18 + (16 − 22)²/22 + (21 − 27)²/27 + (39 − 33)²/33
χ² = 6,061

Odpowiedź

χ² = 6,061

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

16.Testy chi-kwadrat

Odpowiedź: χ² = 8,646

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

zakład A: 40, 60
zakład B: 16, 24
zakład C: 40, 60

Statystyka chi-kwadrat

χ² = (51 − 40)²/40 + (49 − 60)²/60 + (13 − 16)²/16 + (27 − 24)²/24 + (32 − 40)²/40 + (68 − 60)²/60
χ² = 8,646

Decyzja

df = 2, χ²crit = 9,210
8,646 < 9,210

Odpowiedź

χ² = 8,646

χ² jest mniejsze od wartości krytycznej, więc nie ma podstaw do odrzucenia H₀: brak istotnych dowodów na związek.

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