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

Para obter uma amostra com as mesmas proporções de estudantes do primeiro, segundo e terceiro anos que a população da universidade, um pesquisador deve usar:

  1. AAmostragem de voluntários
  2. BAmostragem estratificada
  3. CAmostragem bola de neve
  4. DAmostragem por conveniência
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Uma metanálise combina 40 estudos sobre uma terapia. Por que seu tamanho de efeito global ainda pode ser grande demais?

  1. AMetanálises sempre dão efeitos menores que os estudos isolados que incluem
  2. BMetanálises não podem incluir ensaios randomizados
  3. CCombinar estudos sempre elimina todo viés
  4. DPor causa do viés de publicação, estudos nulos não publicados podem estar faltando
3.Estatística descritivaMédia
2025303540

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 19, 28, 23, 41, 37.

n = 5
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 50 e desvio-padrão 5. Que proporção P dos valores está abaixo de 60?

μ = 50σ = 5x = 60
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,2510,220,230,35μ = 1,65

Para a distribuição mostrada, encontre o desvio padrão σ de X.

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,25, 0,2, 0,2, 0,35
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 8, p = 0,3: P(X ≤ 1) = ?k012345678

Testam-se 8 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,3, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 8p = 0,3
P =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada à direita de z = 0,1075

Arraste z para que a área sombreada sob a curva normal padrão, à direita de z, seja 0,1075. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,1075
z =
8.Distribuição normalDifícil
10 g0X − Y?

A massa X de um produto da linha 1 e Y da linha 2 são independentes e normais: X tem média 500 g e desvio padrão 8 g, Y tem média 490 g e desvio padrão 6 g. Encontre a probabilidade P de X ser maior que Y. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 500 g, σX = 8 gμY = 490 g, σY = 6 g
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 8, s = 11,5LUx̄ = 41E = ?95%

Uma amostra de 8 itens tem média 41 e desvio-padrão s = 11,5. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 95% para a média.

n = 8x̄ = 41s = 11,595%t(7) = 2,365
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
p = 0,5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0490%

Não se sabe nada de antemão sobre a proporção de produtos defeituosos. Quantos produtos n devem ser inspecionados para que um intervalo de confiança de 90% para a proporção tenha margem de erro de no máximo 0,04?

p = 0,5E = 0,0490%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,2622,262t = ?df = 9

10 funcionários fazem um teste de digitação antes e depois de um curso de treinamento. Para cada pessoa é registrada a diferença d = depois − antes (palavras por minuto). A diferença média é −7,27 e o desvio-padrão das diferenças é 11,5. Encontre a estatística do teste pareado t para H₀: μd = 0.

n = 10d̄ = −7,27sd = 11,5
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
μ₀x̄c

Um teste z unilateral de H₀: μ = 200 contra H₁: μ > 200 é feito com α = 0,05 e uma amostra de 64; o desvio-padrão é conhecido e vale 12. Na realidade a média é 203,75. Encontre o poder 1 − β do teste em porcentagem.

μ₀ = 200μ = 203,75σ = 12n = 64α = 0,05
1 − β = %
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy126225326421523621xy246222426

A tabela dá 6 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 6
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy144353561778992xy56080x = 2

A tabela dá 5 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Preveja ŷ para x = 2.

n = 5x = 2
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno15421875turno noturno17122958Total325447133

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

total da linha = 58total da coluna = 32N = 133
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 2 linhas e 4 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

2 × 4
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Amostragem estratificada

Porque é esta a resposta

A amostragem estratificada identifica subgrupos (estratos) e sorteia aleatoriamente participantes de cada um na proporção de seu tamanho na população, tornando a amostra mais representativa.

Resposta

B · Amostragem estratificada
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Por causa do viés de publicação, estudos nulos não publicados podem estar faltando

Porque é esta a resposta

Se resultados nulos são publicados com menos frequência, o efeito combinado fica inflado. Gráficos de funil e a busca por dados não publicados ajudam a detectar e reduzir isso.

Resposta

D · Por causa do viés de publicação, estudos nulos não publicados podem estar faltando
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 9,263

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 = 148/5 = 29,6

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−10,6)² + (−1,6)² + (−6,6)² + 11,4² + 7,4² = 343,2

Desvio-padrão

s = √(343,2/4) = 9,263

Resposta

s = 9,263
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,9772

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) = 0,9772
P = 0,9772

Resposta

P = 0,9772
5.Probabilidades

Resposta: σ = 1,195

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.

Média

μ = 0·0,25 + 1·0,2 + 2·0,2 + 3·0,35 = 1,65

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,25 + 1·0,2 + 4·0,2 + 9·0,35 = 4,15

Variância

Var(X) = 4,15 − 1,65² = 1,428
σ = √1,428 = 1,195

Resposta

σ = 1,195
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,2553

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.

Zero e uma avaria

P(X = 0) = 0,78 = 0,05765
P(X = 1) = 8·0,3·0,77 = 0,1977

Some

P = 0,05765 + 0,1977 = 0,2553

Resposta

P = 0,2553
7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,24

De uma área de volta a z: Φ(z) é a área à esquerda de z. Para uma área de cauda esquerda A, encontre na tabela o z com Φ(z) = A. Uma área de cauda direita A significa Φ(z) = 1 − A. Uma área central A entre −z e z deixa (1 − A)/2 em cada cauda, então Φ(z) = (1 + A)/2. Para um valor x, use x = μ + zσ.

Área à esquerda de z

Φ(z) = 1 − 0,1075 = 0,8925

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,8925 dentro da tabela e leia z.

z = 1,24

Resposta

z = 1,24
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8413

Somas e diferenças de variáveis normais: se X e Y são independentes e normais, X + Y e X − Y também são normais. As médias se somam ou se subtraem: E(X ± Y) = μX ± μY. As variâncias sempre se somam, também em uma diferença: Var(X ± Y) = σX² + σY², portanto σ = √(σX² + σY²). Os desvios padrão nunca se somam diretamente. O total de n itens independentes com a mesma distribuição tem média n·μ e desvio padrão σ·√n. Depois padronize como de costume: z = (x − média)/σ e leia Φ(z).

Distribuição da diferença

μ = 500 − 490 = 10 g, σ = 10 g

Padronizar

z = (0 − 10)/10 = −1

Probabilidades

P = 1 − Φ(−1) = 0,8413

Resposta

P = 0,8413
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 9,616

Intervalo de confiança para uma média: x̄ ± margem de erro. Com σ populacional conhecido, a margem é z·σ/√n; tendo apenas o desvio-padrão amostral s, use t com n − 1 graus de liberdade: t·s/√n. Valores críticos: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). Para obter uma margem E ou menor, você precisa de n ≥ (z·σ/E)², arredondado para cima.

Valor crítico

df = n − 1 = 7, t = 2,365

Margem de erro

E = 2,365·11,5/√8 = 9,616

Resposta

E = 9,616
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 423

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.

Resolver em ordem a n

n = 1,645²·0,5·0,5/0,04² = 422,8

Arredondar para cima

n = 423

Resposta

n = 423
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −1,999

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

Erro-padrão da diferença média

SE = 11,5/√10 = 3,637

Estatística de teste

t = −7,27/3,637 = −1,999

Resposta

t = −1,999

Com gl = 9, o valor crítico bilateral a 5% é 2,262; |t| é menor, então H₀ não é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: 1 − β = 80,37 %

Poder de um teste: poder = 1 − β é a probabilidade de rejeitar H₀ quando ela é falsa. Encontre o limite x̄c a partir de μ₀ e z_α, depois calcule a probabilidade de cair além de x̄c usando a média verdadeira: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

Média amostral crítica

SE = 12/√64 = 1,5
x̄c = 200 + 1,645·1,5 = 202,5

z sob a média verdadeira

z = (202,5 − 203,75)/1,5 = −0,855

Potência

poder = P(Z > −0,855) = 80,37%
1 − β = 80,37%

Resposta

1 − β = 80,37%
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = −0,823

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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 142/6 = 23,67

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −18
Syy = Σ(y − ȳ)² = 27,33

Coeficiente de correlação

r = −18/√(17,5·27,33) = −0,823

Resposta

r = −0,823
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 47,45

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 = 25/5 = 5
ȳ = 328/5 = 65,6

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 242

Reta de regressão

b = 242/40 = 6,05
a = 65,6 − 6,05·5 = 35,35
ŷ = 35,35 + 6,05·x

Previsão

ŷ = 35,35 + 6,05·2 = 47,45

Resposta

ŷ = 47,45
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 13,95

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 = 58·32/133 = 13,95

Resposta

E = 13,95
16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 3

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 = (2 − 1)·(4 − 1) = 3

Resposta

df = 3

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