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

W analizie treści rzetelność międzysędziowską sprawdza się przez:

  1. AKodowanie tego samego materiału przez dwóch badaczy i porównanie wyników
  2. BDwukrotne kodowanie materiału w ciągu jednego dnia
  3. CUżycie większej próby materiałów
  4. DZapytanie uczestników po badaniu, czy kodowanie ich materiału przez badacza jest poprawne
2.Metody badawcze w psychologiiTrudny

Instytut psychologii rekrutuje uczestników wyłącznie z kursów wprowadzających do psychologii. Krytycy mówią, że próby są „WEIRD". Co to oznacza?

  1. APróby, które wcześnie wycofują się z badań
  2. BPróby rekrutowane ważonymi metodami losowymi
  3. CPróby z krajów zachodnich, wykształconych, uprzemysłowionych, bogatych i demokratycznych (Western, Educated, Industrialised, Rich, Democratic), które mogą się nie uogólniać
  4. DPróby o niezwykle dziwnym zachowaniu
3.Statystyka opisowaŚredni
30354045

Wyznacz odchylenie standardowe z próby s dla danych: 49, 26, 49, 33, 29.

n = 5
s =
4.Statystyka opisowaTrudny
z −2−1012

Wyniki egzaminu mają rozkład normalny ze średnią 50 i odchyleniem standardowym 8. Wyznacz wynik z z dla wyniku 53,2.

μ = 50σ = 8x = 53,2
z =
5.PrawdopodobieństwoŚredni
xp(x)10,220,330,2540,25μ = 2,55

Dla pokazanego rozkładu wyznacz odchylenie standardowe σ zmiennej X.

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,2, 0,3, 0,25, 0,25
σ =
6.PrawdopodobieństwoTrudny
€p(x)−30,79120,2270,01

Gra kosztuje €3. Wygrywasz €15 z prawdopodobieństwem 0,2 i €30 z prawdopodobieństwem 0,01; w pozostałych przypadkach nic nie wygrywasz. Stawka nie jest zwracana. Wyznacz oczekiwany zysk netto E(G) na jedną grę.

stawka = €3€15: p = 0,2€30: p = 0,01
E(G) = €
7.Rozkład normalnyŚredni
−3−2−10123zzacieniowane pole na prawo od z = 0,9887

Przeciągnij z tak, aby zacieniowane pole pod standardową krzywą normalną, na prawo od z, wynosiło 0,9887. Znajdź z z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku.

A = 0,9887
z =
8.Rozkład normalnyTrudny
235240245250255260265gdół 90%

Rozkład mas worków jest normalny ze średnią 250 g i odchyleniem standardowym 5 g. Przeciągnij wartość graniczną tak, aby zacieniowane dolne 90% leżało na lewo od niej. Znajdź wartość graniczną x.

μ = 250 gσ = 5 g90%
x = g
9.Przedziały ufnościŚredni
n = 20, s = 17LUx̄ = 43,5E = ?95%

Próba 20 elementów ma średnią 43,5 i odchylenie standardowe s = 17. Populacja ma w przybliżeniu rozkład normalny. Wyznacz margines błędu E przedziału ufności 95% dla średniej.

n = 20x̄ = 43,5s = 1795%t(19) = 2,093
E =
10.Przedziały ufnościTrudny
n = 21Lσ = ?s = 9,595%

Średnice 21 toczonych wałków mają odchylenie standardowe z próby 9,5 µm. Zakładając, że średnice mają rozkład normalny, wyznacz σ: górna granica przedziału ufności 95 % dla odchylenia standardowego populacji. Przy df = 20 2,5 % rozkładu χ² leży poniżej 9,591, a 2,5 % powyżej 34,17.

n = 21s = 9,5 µmχ² = 9,591, 34,17
σ = µm
11.Testy hipotez i przedziały ufnościŚredni
−2,1312,131t = ?df = 15

Porównuje się dwie metody nauczania. Grupa 1: 9 uczniów, średni wynik 50, odchylenie standardowe 7. Grupa 2: 8 uczniów, średni wynik 43,5, odchylenie standardowe 5,5. Załóż równe wariancje populacji i użyj testu t dla dwóch prób z łączną wariancją. Wyznacz statystykę testową t dla H₀: μ₁ = μ₂, przyjmując różnicę jako x̄₁ − x̄₂ (grupa 1 minus grupa 2).

n₁ = 9x̄₁ = 50s₁ = 7n₂ = 8x̄₂ = 43,5s₂ = 5,5
t =
12.Testy hipotez i przedziały ufnościTrudny
−1,961,96z = ?

W badaniu klinicznym wyzdrowiało 24 z 80 pacjentów leczonych metodą A i 135 z 300 pacjentów leczonych metodą B. Korzystając z frakcji łącznej, wyznacz statystykę testową z dla H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 24n₁ = 80x₂ = 135n₂ = 300
z =
13.Regresja liniowa i korelacjaŚredni
xy35857177799511109xy5106080100

Tabela podaje 5 par obserwacji x = liczba godzin nauki i y = wynik egzaminu. Podane są ich sumy. Wyznacz z tych sum współczynnik korelacji Pearsona r.

n = 5Σx = 35Σy = 410Σx² = 285Σy² = 35240Σxy = 3122
r =
14.Regresja liniowa i korelacjaTrudny
xy348458559663767874xy468506070x = 5,5

Tabela podaje 6 par obserwacji x = wydatki na reklamę w tys. € i y = sprzedaż w tys. €. Użyj prostej najmniejszych kwadratów ŷ = a + b·x. Wyznacz prognozę ŷ dla x = 5,5.

n = 6x = 5,5
ŷ =
15.Testy chi-kwadratŚredni
niskiśredniwysokiSumamiasto31262885wieś16171851Suma474346136

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

suma wiersza = 85suma kolumny = 47N = 136
E =
16.Testy chi-kwadratTrudny
taknieSumazakład A38240zakład B503080zakład C72880Suma16040200dfα = 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 = 2003 × 2α = 0,01
χ² =

3Roztwory

1.Metody badawcze w psychologii

Odpowiedź: A · Kodowanie tego samego materiału przez dwóch badaczy i porównanie wyników

Dlaczego to jest odpowiedź

Jeśli niezależni koderzy nadają tym samym danym podobne kody (wysoka zgodność lub korelacja), schemat kodowania jest rzetelny.

Odpowiedź

A · Kodowanie tego samego materiału przez dwóch badaczy i porównanie wyników
2.Metody badawcze w psychologii

Odpowiedź: C · Próby z krajów zachodnich, wykształconych, uprzemysłowionych, bogatych i demokratycznych (Western, Educated, Industrialised, Rich, Democratic), które mogą się nie uogólniać

Dlaczego to jest odpowiedź

Henrich i współpracownicy zauważyli, że większość uczestników badań psychologicznych pochodzi ze społeczeństw WEIRD, które nie są reprezentatywne dla ludzkości, co zagraża trafności populacyjnej.

Odpowiedź

C · Próby z krajów zachodnich, wykształconych, uprzemysłowionych, bogatych i demokratycznych (Western, Educated, Industrialised, Rich, Democratic), które mogą się nie uogólniać
3.Statystyka opisowa

Odpowiedź: s = 11,05

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 = 186/5 = 37,2

Kwadraty odchyleń

Σ(x − x̄)² = 11,8² + (−11,2)² + 11,8² + (−4,2)² + (−8,2)² = 488,8

Odchylenie standardowe

s = √(488,8/4) = 11,05

Odpowiedź

s = 11,05
4.Statystyka opisowa

Odpowiedź: z = 0,4

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 = (53,2 − 50)/8 = 0,4

Odpowiedź

z = 0,4
5.Prawdopodobieństwo

Odpowiedź: σ = 1,071

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.

Średnia

μ = 1·0,2 + 2·0,3 + 3·0,25 + 4·0,25 = 2,55

Średnia kwadratów

E(X²) = 1·0,2 + 4·0,3 + 9·0,25 + 16·0,25 = 7,65

Wariancja

Var(X) = 7,65 − 2,55² = 1,148
σ = √1,148 = 1,071

Odpowiedź

σ = 1,071
6.Prawdopodobieństwo

Odpowiedź: E(G) = 0,3 €

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: 12 (p = 0,2), 27 (p = 0,01), −3 (p = 0,79)

Wartość oczekiwana

E(G) = 12·0,2 + 27·0,01 − 3·0,79 = 0,3 €

Odpowiedź

E(G) = 0,3 €

Wartość dodatnia oznacza, że średnio wygrywasz pieniądze.

7.Rozkład normalny

Odpowiedź: z = −2,28

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 − 0,9887 = 0,0113

Czytaj tablicę z wstecz

Znajdź 0,0113 wewnątrz tablicy i odczytaj z.

z = −2,28

Odpowiedź

z = −2,28
8.Rozkład normalny

Odpowiedź: x = 256,4 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) = 0,9

z z tablicy

z ≈ 1,28

Z powrotem do pierwotnych jednostek

x = 250 + 1,28·5 = 256,4 g

Odpowiedź

x = 256,4 g
9.Przedziały ufności

Odpowiedź: E = 7,956

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 = 19, t = 2,093

Margines błędu

E = 2,093·17/√20 = 7,956

Odpowiedź

E = 7,956
10.Przedziały ufności

Odpowiedź: σ = 13,72 µm

Przedział dla wariancji: (n − 1)s²/σ² ma rozkład χ² z n − 1 stopniami swobody. Przedział 95 % dla σ² rozciąga się od (n − 1)s² podzielonego przez górną wartość χ² (2,5 % powyżej niej) do (n − 1)s² podzielonego przez dolną wartość χ² (2,5 % poniżej niej); przedział dla σ to pierwiastki z obu granic. Nie jest on symetryczny względem s.

Suma kwadratów

(n − 1)s² = 20·9,5² = 1805

Granice dla σ²

1805/34,17 = 52,82
1805/9,591 = 188,2

Granica dla σ

σ = √188,2 = 13,72 µm

Odpowiedź

σ = 13,72 µm

Przedział 95 % dla σ: [7,268, 13,72] µm.

11.Testy hipotez i przedziały ufności

Odpowiedź: t = 2,108

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.

Wariancja łączna

sp² = (8·7² + 7·5,5²)/15 = 40,25
sp = 6,344

Błąd standardowy

SE = 6,344·√(1/9 + 1/8) = 3,083

Statystyka testowa

t = (50 − 43,5)/3,083 = 2,108

Odpowiedź

t = 2,108

Przy df = 15 dwustronna wartość krytyczna dla 5 % wynosi 2,131; |t| jest mniejsze, więc nie ma podstaw do odrzucenia H₀.

12.Testy hipotez i przedziały ufności

Odpowiedź: z = −2,417

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 = 24/80 = 0,3
p̂₂ = 135/300 = 0,45
p̂ = 159/380 = 0,4184

Błąd standardowy przy H₀

SE = √(0,4184·0,5816·(1/80 + 1/300)) = 0,06207

Statystyka testowa

z = (0,3 − 0,45)/0,06207 = −2,417

Odpowiedź

z = −2,417

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

13.Regresja liniowa i korelacja

Odpowiedź: r = 0,9899

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 = 3122 − 35·410/5 = 252
Sxx = 285 − 35²/5 = 40
Syy = 35240 − 410²/5 = 1620

Współczynnik korelacji

r = 252/√(40·1620) = 0,9899

Odpowiedź

r = 0,9899
14.Regresja liniowa i korelacja

Odpowiedź: ŷ = 61,5

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 = 33/6 = 5,5
ȳ = 369/6 = 61,5

Sumy kwadratów i iloczynów

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 80,5

Prosta regresji

b = 80,5/17,5 = 4,6
a = 61,5 − 4,6·5,5 = 36,2
ŷ = 36,2 + 4,6·x

Prognoza

ŷ = 36,2 + 4,6·5,5 = 61,5

Odpowiedź

ŷ = 61,5
15.Testy chi-kwadrat

Odpowiedź: E = 29,38

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 = 85·47/136 = 29,38

Odpowiedź

E = 29,38
16.Testy chi-kwadrat

Odpowiedź: χ² = 25,94

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: 32, 8
zakład B: 64, 16
zakład C: 64, 16

Statystyka chi-kwadrat

χ² = (38 − 32)²/32 + (2 − 8)²/8 + (50 − 64)²/64 + (30 − 16)²/16 + (72 − 64)²/64 + (8 − 16)²/16
χ² = 25,94

Decyzja

df = 2, χ²crit = 9,210
25,94 > 9,210

Odpowiedź

χ² = 25,94

χ² jest większe od wartości krytycznej, więc H₀ zostaje odrzucona: zmienne wydają się powiązane.

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