Métodos de Pesquisa e Estatística em Psicologia: pacote de revisão

Formulários, as principais etapas dos métodos de cada tópico e 16 exercícios, com soluções completas no final.

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1Fórmulas e métodos

Estatística descritiva

Média
x̄ = Σx/n
Desvio-padrão amostral
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Mediana
valor do meio dos dados ordenados
Pontuação z
z = (x − μ)/σ
Distribuição normal
68% dentro de ±1σ, 95% dentro de ±2σ

Probabilidades

Complementar
P(not A) = 1 − P(A)
Regra da adição
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Eventos independentes
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Probabilidade condicional
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Binomial
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

Distribuição normal

Pontuação z
z = (x − μ)/σ
Abaixo de x
P(X < x) = Φ(z)
Acima de x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Entre
Φ(z2) − Φ(z1)
Percentil
x = μ + z·σ

Método

  1. Converta o valor em um escore z: z = (x − μ)/σ.
  2. Procure Φ(z), a área à esquerda de z.
  3. Para a área à direita use 1 − Φ(z); para um intervalo subtraia as duas áreas à esquerda.
  4. Para um percentil, faça o caminho inverso: encontre z para a área e depois x = μ + z·σ.

Intervalos de confiança

σ conhecido
x̄ ± z·σ/√n
σ desconhecido
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
z crítico
90%: 1,645, 95%: 1,96, 99%: 2,576
Tamanho da amostra
n = (z·σ/E)², rounded up

Método

  1. Escolha entre z (σ populacional conhecido) e t (só o s amostral, com n − 1 graus de liberdade).
  2. Encontre o valor crítico para o nível de confiança.
  3. Margem de erro: E = valor crítico × desvio-padrão/√n.
  4. Intervalo: x̄ ± E.

Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Teste z para uma média
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
Teste t para uma média
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
Bilateral a 5%
rejeite H0 se |z| > 1,96
Intervalo de confiança
x̄ ± z·σ/√n

Método

  1. Enuncie H₀ e H₁ e decida se o teste é unilateral ou bilateral.
  2. Calcule a estatística de teste: (x̄ − μ₀)/(σ/√n), ou com s e t.
  3. Compare com o valor crítico, ou encontre o valor-p.
  4. Rejeite H₀ se a estatística estiver além do valor crítico (p abaixo de α) e enuncie a conclusão em palavras.

Regressão linear e correlação

Somas de quadrados
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
Inclinação
b = Sxy/Sxx
Intercepto
a = ȳ − b·x̄
Correlação
r = Sxy/√(SxxSyy)
Resíduo
e = y − ŷ

Testes qui-quadrado

Estatística de teste
χ² = Σ(O − E)²/E
Aderência
E = n·p, df = k − 1 − (estimated parameters)
Independência
E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
Valores críticos (α = 0,05)
df 1: 3,841, 2: 5,991, 3: 7,815, 4: 9,488
Decisão
rejeite H0 se χ² > χ²crit

2Exercícios

1.Métodos de investigação em psicologiaMédia

Um estudo transversal compara pessoas de 20, 40 e 60 anos quanto ao uso de tecnologia, no mesmo momento. Que problema pode confundir a comparação por idade?

  1. AEfeitos de prática
  2. BEfeitos de piso
  3. CEfeitos de coorte
  4. DEfeitos de ordem
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Depois de analisar os dados, um pesquisador escreve a introdução como se um resultado inesperado tivesse sido previsto desde o início. Isso se chama:

  1. AHARKing (formular hipóteses depois de conhecer os resultados)
  2. BOperacionalização
  3. CDebriefing
  4. DContrabalanceamento
3.Estatística descritivaMédia
152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 14, 19, 57, 16, 41, 50, 56.

n = 7
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 170 e desvio-padrão 12. Que proporção P dos valores está abaixo de 146?

μ = 170σ = 12x = 146
P =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 7azuis: 6

Um saco tem 7 bolas vermelhas e 6 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

7 / 6
P =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)00,0510,3520,330,1540,15μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 3X + 1. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,05, 0,35, 0,3, 0,15, 0,15Y = 3X + 1
σY =
7.Distribuição normalMédia
454532P = ?

As durações de baterias seguem uma distribuição normal com média 500 h e desvio-padrão 40 h. Que fração está entre 454 e 532 h? Dê P em forma decimal.

μ = 500σ = 40x1 = 454x2 = 532
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 32x = ?5%

As durações de entregas seguem uma distribuição normal com média 32 min e desvio-padrão 6 min. Calcule o valor x abaixo do qual estão 5% delas (o percentil 5).

μ = 32σ = 6P = 5%
x = min
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 20, sd​ = 2,70L = ?Ud̄ = −6,9E99%

A pressão arterial de 20 pacientes é medida antes e depois de um tratamento. As diferenças d = antes − depois (mmHg) têm média −6,9 e desvio-padrão 2,7. Encontre o limite inferior do intervalo de confiança de 99% para a diferença média.

n = 20d̄ = −6,9sd = 2,799%t(19) = 2,861
limite inferior = mmHg
10.Intervalos de confiançaDifícil
n = 21Lσ = ?s = 1,195%

Os diâmetros de 21 eixos usinados têm desvio-padrão amostral de 1,1 µm. Supondo que os diâmetros tenham distribuição normal, encontre o limite superior σ do intervalo de confiança de 95% para o desvio-padrão populacional. Com gl = 20, 2,5% da distribuição χ² fica abaixo de 9,591 e 2,5% fica acima de 34,17.

n = 21s = 1,1 µmχ² = 9,591, 34,17
σ = µm
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,2p = ?

Afirma-se que a média de uma população é 50; o desvio-padrão da população é conhecido e vale 10. Uma amostra aleatória de 25 observações tem média 45,6. Teste H₀: μ = 50 contra H₁: μ < 50. Encontre o valor p p.

μ₀ = 50σ = 10n = 25x̄ = 45,6H₁: μ < μ₀
p =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,64501,645

Uma amostra de 49 medições tem média 495,2. O desvio-padrão da população é 12. Calcule o limite inferior L do intervalo de confiança a 90 % para a média.

x̄ = 495,2σ = 12n = 4990%
L =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy148216881892201152211524132xy15202580100120

A tabela dá 6 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 6
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy2104156168221029xy510102030ŷ = 16

A tabela dá 5 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Para que valor x a reta prevê ŷ = 16?

n = 5ŷ = 16
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano442045109rural32252582Total764570191

A tabela de contingência mostra frequências observadas. Para um teste qui-quadrado de independência, encontre a frequência esperada E para a célula “urbano, alto”.

total da linha = 109total da coluna = 70N = 191
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil
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

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 3 linhas e 6 colunas (sem contar os totais). Usando a tabela, encontre o valor crítico χ²crit ao nível de significância α = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Efeitos de coorte

Porque é esta a resposta

Grupos etários diferentes foram criados em condições históricas diferentes, de modo que as diferenças podem refletir a geração (coorte) e não o envelhecimento em si.

Resposta

C · Efeitos de coorte
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · HARKing (formular hipóteses depois de conhecer os resultados)

Porque é esta a resposta

O HARKing apresenta resultados exploratórios como confirmatórios, fazendo os achados parecerem mais robustos do que são. Contribui para a crise de replicação.

Resposta

A · HARKing (formular hipóteses depois de conhecer os resultados)
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 19,3

Estatística descritiva: a média é a soma a dividir por n; a mediana é o valor central dos dados ordenados (a média dos dois centrais se n for par). O desvio-padrão amostral é s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Uma pontuação z = (x − μ)/σ diz a quantos desvios-padrão da média está um valor.

Média

x̄ = 253/7 = 36,14

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−22,14)² + (−17,14)² + 20,86² + (−20,14)² + 4,857² + 13,86² + 19,86² = 2235

Desvio-padrão

s = √(2235/6) = 19,3

Resposta

s = 19,3
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,02275

Estatística descritiva: a média é a soma a dividir por n; a mediana é o valor central dos dados ordenados (a média dos dois centrais se n for par). O desvio-padrão amostral é s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Uma pontuação z = (x − μ)/σ diz a quantos desvios-padrão da média está um valor.

Padronizar

z = −2

Tabela da normal padrão

Φ(−2) = 0,02275
P = 0,02275

Resposta

P = 0,02275
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,2692

Probabilidades: com resultados equiprováveis, P(A) = favoráveis/possíveis. Para acontecimentos independentes multiplica-se: P(A e B) = P(A)·P(B). O complementar ajuda muitas vezes: P(pelo menos um) = 1 − P(nenhum). Binomial: em n provas independentes com probabilidade de sucesso p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

Primeira e segunda tiragem

P = 7/13 · 6/12 = 42/156 = 0,2692

Resposta

P = 0,2692
6.Probabilidades

Resposta: σY = 3,421

Variáveis aleatórias discretas: uma distribuição de probabilidade lista cada valor x que uma variável pode assumir com sua probabilidade p(x); as probabilidades ficam entre 0 e 1 e somam 1. O valor esperado (média) é E(X) = Σx·p(x), a média de longo prazo. A variância é Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², e o desvio padrão é σ = √Var(X). Para uma mudança linear Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) e σY = |a|·σX; somar uma constante não muda a dispersão.

Dispersão de X

μ = 2, Var(X) = 1,3, σX = 1,14

Mudança linear

σY = |3|·1,14 = 3,421

Resposta

σY = 3,421

A média de fato se desloca: E(Y) = 3·2 + 1 = 7.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,6631

Distribuição normal: converta um valor x em uma pontuação z, z = (x − μ)/σ, que conta quantos desvios-padrão ele está da média. Uma tabela z (ou Φ(z)) dá a área à esquerda de z, que é P(X < x). A área à direita é 1 − Φ(z), e a área entre dois valores é a diferença entre as duas áreas.

Pontuações z

z₁ = (454 − 500)/40 = −1,15
z₂ = (532 − 500)/40 = 0,8

Área entre os valores

P = Φ(0,8) − Φ(−1,15) = 0,7881 − 0,1251 = 0,6631

Resposta

P = 0,6631
8.Distribuição normal

Resposta: x = 22,13 min

Distribuição normal: converta um valor x em uma pontuação z, z = (x − μ)/σ, que conta quantos desvios-padrão ele está da média. Uma tabela z (ou Φ(z)) dá a área à esquerda de z, que é P(X < x). A área à direita é 1 − Φ(z), e a área entre dois valores é a diferença entre as duas áreas.

z do percentil

Φ(z) = 0,05 → z = −1,645

De volta a x

x = 32 + −1,645·6 = 22,13 min

Resposta

x = 22,13 min
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = −8,627 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.

Valor crítico

df = 19, t = 2,861

Margem de erro

E = 2,861·2,7/√20 = 1,727

Intervalo

−6,9 ± 1,727 → [−8,627, −5,173]

Resposta

limite inferior = −8,627 mmHg
10.Intervalos de confiança

Resposta: σ = 1,588 µm

Intervalo para uma variância: (n − 1)s²/σ² tem distribuição χ² com n − 1 graus de liberdade. O intervalo de 95% para σ² vai de (n − 1)s² dividido pelo valor superior de χ² (2,5% acima dele) até (n − 1)s² dividido pelo valor inferior de χ² (2,5% abaixo dele); o intervalo para σ é a raiz quadrada dos dois limites. Ele não é simétrico em torno de s.

Soma de quadrados

(n − 1)s² = 20·1,1² = 24,2

Limites para σ²

24,2/34,17 = 0,7082
24,2/9,591 = 2,523

Limite para σ

σ = √2,523 = 1,588 µm

Resposta

σ = 1,588 µm

Intervalo de 95% para σ: [0,8416, 1,588] µm.

11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: p = 0,0139

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.

Estatística de teste

SE = σ/√n = 10/√25 = 2
z = (45,6 − 50)/2 = −2,2

Área da cauda

Φ(2,2) = 0,9861
1 − Φ(2,2) = 0,0139

Valor p

p = 0,0139

Resposta

p = 0,0139

p ≤ 0,05, então H₀ é rejeitada ao nível de 5%.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: L = 492,4

Teste a uma média: a estatística de teste mede a quantos erros-padrão a média amostral está do valor afirmado em H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) quando σ é conhecido, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) quando é estimado pela amostra. Um intervalo de confiança é x̄ ± (valor crítico)·(erro-padrão).

Margem de erro

E = 1,645·12/√49 = 2,82

Limite do intervalo

L = 495,2 − 2,82 = 492,4

Resposta

L = 492,4
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9373

Regressão por mínimos quadrados: com x̄ e ȳ as médias, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² e Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), a reta ŷ = a + b·x tem inclinação b = Sxy/Sxx e intercepto a = ȳ − b·x̄, então ela sempre passa por (x̄, ȳ). O coeficiente de correlação de Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) fica entre −1 e 1; r² é a fração da variação de y explicada pela reta.

Médias

x̄ = 114/6 = 19
ȳ = 624/6 = 104

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 354
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1910

Coeficiente de determinação

r² = 354²/(70·1910) = 0,9373

Resposta

r² = 0,9373

Cerca de 93,73% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 4,933

Regressão por mínimos quadrados: com x̄ e ȳ as médias, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² e Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ), a reta ŷ = a + b·x tem inclinação b = Sxy/Sxx e intercepto a = ȳ − b·x̄, então ela sempre passa por (x̄, ȳ). O coeficiente de correlação de Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) fica entre −1 e 1; r² é a fração da variação de y explicada pela reta.

Médias

x̄ = 30/5 = 6
ȳ = 92/5 = 18,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 90

Reta de regressão

b = 90/40 = 2,25
a = 18,4 − 2,25·6 = 4,9
ŷ = 4,9 + 2,25·x

Resolver para x

x = (16 − 4,9)/2,25 = 4,933

Resposta

x = 4,933
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 39,95

Testes qui-quadrado: compare as frequências observadas O com as frequências E esperadas sob H₀ usando χ² = Σ(O − E)²/E. Aderência: E = n·p para cada categoria, gl = k − 1 (menos um para cada parâmetro estimado a partir dos dados). Independência em uma tabela r × c: E = total da linha × total da coluna / total geral, gl = (r − 1)(c − 1). Rejeite H₀ quando χ² ultrapassar o valor crítico para o α escolhido.

Frequência esperada

E = 109·70/191 = 39,95

Resposta

E = 39,95
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 18,31

Testes qui-quadrado: compare as frequências observadas O com as frequências E esperadas sob H₀ usando χ² = Σ(O − E)²/E. Aderência: E = n·p para cada categoria, gl = k − 1 (menos um para cada parâmetro estimado a partir dos dados). Independência em uma tabela r × c: E = total da linha × total da coluna / total geral, gl = (r − 1)(c − 1). Rejeite H₀ quando χ² ultrapassar o valor crítico para o α escolhido.

Graus de liberdade

df = (3 − 1)·(6 − 1) = 10

Tabela

χ²crit(df = 10, α = 0,05) = 18,307

Resposta

χ²crit = 18,307

Rejeite H₀ se o χ² calculado for maior que este valor.

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