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

95-procentowy przedział ufności dla średniej równej 50 wynosi od 46 do 54. Jaka interpretacja jest najtrafniejsza?

  1. AIstnieje 95% szans, że średnia z próby wynosi 50
  2. B95% indywidualnych uczestników w próbie uzyskało w tej mierze wyniki od 46 do 54
  3. CZastosowana procedura daje przedziały, które w 95% przypadków zawierają prawdziwą średnią
  4. DWynik nie jest istotny
2.Metody badawcze w psychologiiTrudny

Badacz wykorzystuje kwestionariusz, wywiady i obserwację do badania stresu w miejscu pracy, a wyniki są zgodne. Jak nazywa się to podejście?

  1. AReplikacja
  2. BWarstwowanie
  3. CTriangulacja
  4. DRównoważenie kolejności
3.Statystyka opisowaŚredni
1520253035404550

Wyznacz odchylenie standardowe z próby s dla danych: 13, 30, 12, 27, 53.

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

Wyniki egzaminu mają rozkład normalny ze średnią 70 i odchyleniem standardowym 5. Wyznacz wynik z z dla wyniku 80.

μ = 70σ = 5x = 80
z =
5.PrawdopodobieństwoŚredni
xp(x)00,320,2540,3560,1μ = 2,5

Dla pokazanego rozkładu wyznacz wariancję Var(X) zmiennej X.

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0,3, 0,25, 0,35, 0,1
Var(X) =
6.PrawdopodobieństwoTrudny
€p(x)−30,8960,1270,01

Gra kosztuje €3. Wygrywasz €9 z prawdopodobieństwem 0,1 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€9: p = 0,1€30: p = 0,01
E(G) = €
7.Rozkład normalnyŚredni
85,75103,75P = ?

Rozkład wyników testu IQ jest normalny ze średnią 100 pkt i odchyleniem standardowym 15 pkt. Jaka część wartości leży między 85,75 a 103,75 pkt? Podaj P w postaci dziesiętnej.

μ = 100σ = 15x1 = 85,75x2 = 103,75
P =
8.Rozkład normalnyTrudny
235240245250255260265gdół 30%

Rozkład mas worków jest normalny ze średnią 250 g i odchyleniem standardowym 5 g. Przeciągnij wartość graniczną tak, aby zacieniowane dolne 30% leżało na lewo od niej. Znajdź wartość graniczną x.

μ = 250 gσ = 5 g30%
x = g
9.Przedziały ufnościŚredni
n = 11, s = 10,5L = ?Ux̄ = 11E90%

Próba 11 elementów ma średnią 11 i odchylenie standardowe s = 10,5. Populacja ma w przybliżeniu rozkład normalny. Wyznacz dolną granicę przedziału ufności 90% dla średniej.

n = 11x̄ = 11s = 10,590%t(10) = 1,812
dolna granica =
10.Przedziały ufnościTrudny
μ₁ − μ₂, t(24) = 2,7970LU = ?x̄₁ − x̄₂E99%

Testuje się dwa nawozy. Grupa poletek 1: 18 poletek, średni plon 10 kg, odchylenie standardowe 9,5 kg. Grupa poletek 2: 8 poletek, średnia 16 kg, odchylenie standardowe 2,5 kg. Załóż równe wariancje (łączne t, df = n₁ + n₂ − 2). Wyznacz górną granicę przedziału ufności 99 % dla μ₁ − μ₂.

n₁ = 18x̄₁ = 10s₁ = 9,5n₂ = 8x̄₂ = 16s₂ = 2,599%t(24) = 2,797
górna granica = kg
11.Testy hipotez i przedziały ufnościŚredni
t −1,98401,984

Próba 100 studentów ma średni wynik 116,9 i odchylenie standardowe z próby 10. Wyznacz statystykę testową t dla H₀: μ = 120.

μ₀ = 120x̄ = 116,9s = 10n = 100
t =
12.Testy hipotez i przedziały ufnościTrudny
−1,961,96z = ?

W badaniu klinicznym wyzdrowiało 42 z 120 pacjentów leczonych metodą A i 75 z 150 pacjentów leczonych metodą B. Korzystając z frakcji łącznej, wyznacz statystykę testową z dla H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 42n₁ = 120x₂ = 75n₂ = 150
z =
13.Regresja liniowa i korelacjaŚredni
xy233342445551653xy2464050

Tabela podaje 5 par obserwacji x = wydatki na reklamę w tys. € i y = sprzedaż w tys. €. Wyznacz współczynnik determinacji r² prostej najmniejszych kwadratów.

n = 5
r² =
14.Regresja liniowa i korelacjaTrudny
xy135342546749955xy54050x = 6

Tabela podaje 5 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, 43). Wyznacz jej resztę e = y − ŷ.

n = 5(6, 43)
e =
15.Testy chi-kwadratŚredni
bez wadydrobnapoważnaSumazmiana dzienna34154291zmiana nocna34431996Suma685861187

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

suma wiersza = 96suma kolumny = 61N = 187
E =
16.Testy chi-kwadratTrudny
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

Test niezależności chi-kwadrat przeprowadza się na tabeli kontyngencji o 2 wierszach i 3 kolumnach (bez sum). Korzystając z tabeli, wyznacz wartość krytyczną χ²crit na poziomie istotności α = 0,01.

α = 0,01
χ²crit =

3Roztwory

1.Metody badawcze w psychologii

Odpowiedź: C · Zastosowana procedura daje przedziały, które w 95% przypadków zawierają prawdziwą średnią

Dlaczego to jest odpowiedź

95% CI daje zakres wiarygodnych wartości parametru populacji. Węższe przedziały, uzyskiwane przy większych próbach, oznaczają dokładniejsze oszacowania.

Odpowiedź

C · Zastosowana procedura daje przedziały, które w 95% przypadków zawierają prawdziwą średnią
2.Metody badawcze w psychologii

Odpowiedź: C · Triangulacja

Dlaczego to jest odpowiedź

Triangulacja wykorzystuje wiele metod, źródeł lub badaczy. Zgodność między nimi zwiększa zaufanie do trafności wyników.

Odpowiedź

C · Triangulacja
3.Statystyka opisowa

Odpowiedź: s = 16,63

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 = 135/5 = 27

Kwadraty odchyleń

Σ(x − x̄)² = (−14)² + 3² + (−15)² + 0² + 26² = 1106

Odchylenie standardowe

s = √(1106/4) = 16,63

Odpowiedź

s = 16,63
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 = (80 − 70)/5 = 2

Odpowiedź

z = 2
5.Prawdopodobieństwo

Odpowiedź: Var(X) = 3,95

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 = 0·0,3 + 2·0,25 + 4·0,35 + 6·0,1 = 2,5

Średnia kwadratów

E(X²) = 0·0,3 + 4·0,25 + 16·0,35 + 36·0,1 = 10,2

Wariancja

Var(X) = 10,2 − 2,5² = 3,95

Odpowiedź

Var(X) = 3,95
6.Prawdopodobieństwo

Odpowiedź: E(G) = −1,8 €

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 = 0,1), 27 (p = 0,01), −3 (p = 0,89)

Wartość oczekiwana

E(G) = 6·0,1 + 27·0,01 − 3·0,89 = −1,8 €

Odpowiedź

E(G) = −1,8 €

Wartość ujemna oznacza, że średnio tracisz pieniądze.

7.Rozkład normalny

Odpowiedź: P = 0,4277

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 = (85,75 − 100)/15 = −0,95
z₂ = (103,75 − 100)/15 = 0,25

Pole pomiędzy

P = Φ(0,25) − Φ(−0,95) = 0,5987 − 0,1711 = 0,4277

Odpowiedź

P = 0,4277
8.Rozkład normalny

Odpowiedź: x = 247,4 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) = 0,3

z z tablicy

z ≈ −0,52

Z powrotem do pierwotnych jednostek

x = 250 − 0,52·5 = 247,4 g

Odpowiedź

x = 247,4 g
9.Przedziały ufności

Odpowiedź: dolna granica = 5,263

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 = 10, t = 1,812

Margines błędu

E = 1,812·10,5/√11 = 5,737

Przedział

11 ± 5,737 → [5,263, 16,74]

Odpowiedź

dolna granica = 5,263
10.Przedziały ufności

Odpowiedź: górna granica = 3,637 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 = (17·9,5² + 7·2,5²)/24 = 65,75
sp = 8,109

Margines błędu

E = 2,797·8,109·√(1/18 + 1/8) = 9,637

Przedział

−6 ± 9,637 → [−15,64, 3,637]

Odpowiedź

górna granica = 3,637 kg
11.Testy hipotez i przedziały ufności

Odpowiedź: t = −3,1

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).

Błąd standardowy

SE = 10/√100 = 10/10 = 1

Statystyka testowa

t = (116,9 − 120)/1 = −3,1

Odpowiedź

t = −3,1
t0,025; df = 99 = 1,984

|t| > 1,984, więc H₀ odrzuca się na poziomie 5 % (test dwustronny).

12.Testy hipotez i przedziały ufności

Odpowiedź: z = −2,472

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 = 42/120 = 0,35
p̂₂ = 75/150 = 0,5
p̂ = 117/270 = 0,4333

Błąd standardowy przy H₀

SE = √(0,4333·0,5667·(1/120 + 1/150)) = 0,06069

Statystyka testowa

z = (0,35 − 0,5)/0,06069 = −2,472

Odpowiedź

z = −2,472

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

13.Regresja liniowa i korelacja

Odpowiedź: r² = 0,9498

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 = 20/5 = 4
ȳ = 224/5 = 44,8

Sumy kwadratów i iloczynów

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 49
Syy = Σ(y − ȳ)² = 252,8

Współczynnik determinacji

r² = 49²/(10·252,8) = 0,9498

Odpowiedź

r² = 0,9498

Około 94,98% zmienności y jest wyjaśnione przez prostą.

14.Regresja liniowa i korelacja

Odpowiedź: e = −4,75

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 = 25/5 = 5
ȳ = 227/5 = 45,4

Sumy kwadratów i iloczynów

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 94

Prosta regresji

b = 94/40 = 2,35
a = 45,4 − 2,35·5 = 33,65
ŷ = 33,65 + 2,35·x

Wartość przewidywana

ŷ = 33,65 + 2,35·6 = 47,75

Reszta

e = 43 − 47,75 = −4,75

Odpowiedź

e = −4,75

Punkt leży pod prostą.

15.Testy chi-kwadrat

Odpowiedź: E = 31,32

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 = 96·61/187 = 31,32

Odpowiedź

E = 31,32
16.Testy chi-kwadrat

Odpowiedź: χ²crit = 9,21

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 = (2 − 1)·(3 − 1) = 2

Tabela

χ²crit(df = 2, α = 0,01) = 9,210

Odpowiedź

χ²crit = 9,210

Odrzuć H₀, jeśli obliczone χ² jest większe od tej wartości.

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