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

Validade interna refere-se a:

  1. ASe os resultados se generalizam para além do estudo, para outras populações, contextos e épocas
  2. BSe o efeito observado foi realmente causado pela VI e não por outros fatores
  3. CSe os participantes acharam o estudo interessante
  4. DSe um teste dá os mesmos resultados ao longo do tempo
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um estudo mostra que um questionário se correlaciona fortemente com um teste consagrado do mesmo construto. Isso apoia a:

  1. AValidade de face
  2. BValidade ecológica
  3. CValidade concorrente
  4. DConfiabilidade teste-reteste
3.Estatística descritivaMédia
15202530354045

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 14, 12, 41, 46, 46, 49.

n = 6
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 70 e desvio-padrão 15. Que proporção P dos valores está abaixo de 76?

μ = 70σ = 15x = 76
P =
5.ProbabilidadesMédia
P(pelo menos um seis) = ??1?2?3?4?5?6?7?8P(seis) = 1/6 em cada lançamento

Lança-se um dado equilibrado 8 vezes. Qual é a probabilidade P de sair pelo menos um seis?

n = 8
P =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−30,74120,251470,01

Um jogo custa €3 para jogar. Você ganha €15 com probabilidade 0,25 e €150 com probabilidade 0,01; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €3€15: p = 0,25€150: p = 0,01
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
240255P = ?

As massas de sacos seguem uma distribuição normal com média 250 g e desvio-padrão 5 g. Que fração está entre 240 e 255 g? Dê P em forma decimal.

μ = 250σ = 5x1 = 240x2 = 255
P =
8.Distribuição normalDifícil
35455565758595pontostopo 95%

Os notas de prova têm distribuição normal com média 65 pontos e desvio padrão 10 pontos. Arraste o ponto de corte para que os 95% superiores sombreados fiquem à direita dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 65 pontosσ = 10 pontos95%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E90%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 50 celulares, média 92 h, desvio-padrão conhecido 19 h. Modelo 2: 50 celulares, média 96,5 h, desvio-padrão conhecido 20 h. Encontre o limite inferior do intervalo de confiança de 90% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 50x̄₁ = 92 hσ₁ = 19 hn₂ = 50x̄₂ = 96,5 hσ₂ = 20 h90%
limite inferior = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(15) = 2,9470L = ?Ux̄₁ − x̄₂E99%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 7 parcelas, produção média 73,5 kg, desvio-padrão 1 kg. Grupo de parcelas 2: 10 parcelas, média 62 kg, desvio-padrão 4,5 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre o limite inferior do intervalo de confiança de 99% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 7x̄₁ = 73,5s₁ = 1n₂ = 10x̄₂ = 62s₂ = 4,599%t(15) = 2,947
limite inferior = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−1,961,96z = ?

Duas linhas de produção fabricam a mesma peça. Linha 1: uma amostra de 80 peças tem comprimento médio de 57 mm, e o desvio-padrão conhecido da linha é 16 mm. Linha 2: uma amostra de 80 peças tem média de 50,1 mm, desvio-padrão conhecido de 19 mm. Encontre a estatística de teste z para H₀: μ₁ = μ₂, tomando a diferença como x̄₁ − x̄₂ (linha 1 menos linha 2).

n₁ = 80x̄₁ = 57 mmσ₁ = 16 mmn₂ = 80x̄₂ = 50,1 mmσ₂ = 19 mm
z =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
μ₀x̄c

Um teste z unilateral de H₀: μ = 50 contra H₁: μ > 50 é feito com α = 0,01 e uma amostra de 64; o desvio-padrão é conhecido e vale 24. Na realidade a média é 54,8. Encontre o poder 1 − β do teste em porcentagem.

μ₀ = 50μ = 54,8σ = 24n = 64α = 0,01
1 − β = %
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy3615677839971110913115xy5106080100120

A tabela dá 6 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 6Σx = 48Σy = 532Σx² = 454Σy² = 49614Σxy = 4666
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy234961281410161222xy5101020ŷ = 6

A tabela dá 6 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 = 6?

n = 6ŷ = 6
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
tossesem tosseTotalfumantes194160não fumantes112940Total3070100

A tabela de contingência mostra frequências observadas. Calcule a estatística qui-quadrado χ² para o teste de independência entre as variáveis de linha e de coluna. Não use correção de continuidade.

N = 1002 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 3 linhas e 4 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

3 × 4
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Se o efeito observado foi realmente causado pela VI e não por outros fatores

Porque é esta a resposta

Alta validade interna significa que explicações alternativas, como variáveis de confusão, características de demanda ou viés do experimentador, foram descartadas. A validade externa diz respeito à generalização.

Resposta

B · Se o efeito observado foi realmente causado pela VI e não por outros fatores
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Validade concorrente

Porque é esta a resposta

A validade concorrente é demonstrada quando uma nova medida concorda com uma medida consagrada aplicada aproximadamente ao mesmo tempo.

Resposta

C · Validade concorrente
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 16,99

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 = 208/6 = 34,67

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−20,67)² + (−22,67)² + 6,333² + 11,33² + 11,33² + 14,33² = 1443

Desvio-padrão

s = √(1443/5) = 16,99

Resposta

s = 16,99
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,6554

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 = 0,4

Tabela da normal padrão

Φ(0,4) = 0,6554
P = 0,6554

Resposta

P = 0,6554
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,7674

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.

Complementar

P(nenhum seis) = (5/6)8 = 0,2326
P = 1 − 0,2326 = 0,7674

Resposta

P = 0,7674
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = 2,25 €

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.

Resultados líquidos

G: 12 (p = 0,25), 147 (p = 0,01), −3 (p = 0,74)

Valor esperado

E(G) = 12·0,25 + 147·0,01 − 3·0,74 = 2,25 €

Resposta

E(G) = 2,25 €

Um valor positivo significa que você ganha dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8186

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 = (240 − 250)/5 = −2
z₂ = (255 − 250)/5 = 1

Área entre os valores

P = Φ(1) − Φ(−2) = 0,8413 − 0,02275 = 0,8186

Resposta

P = 0,8186
8.Distribuição normal

Resposta: x = 48,6 pontos

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

Φ(z) = 0,05

z da tabela

z ≈ −1,64

De volta às unidades originais

x = 65 − 1,64·10 = 48,6 pontos

Resposta

x = 48,6 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = −10,92 h

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.

Estimativa pontual

x̄₁ − x̄₂ = 92 − 96,5 = −4,5

Erro-padrão

SE = √(19²/50 + 20²/50) = 3,901

Margem de erro

E = 1,645·3,901 = 6,418

Intervalo

−4,5 ± 6,418 → [−10,92, 1,918]

Resposta

limite inferior = −10,92 h

O intervalo contém 0, então os dados não mostram uma diferença significativa.

10.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 6,355 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.

Desvio-padrão combinado

sp² = (6·1² + 9·4,5²)/15 = 12,55
sp = 3,543

Margem de erro

E = 2,947·3,543·√(1/7 + 1/10) = 5,145

Intervalo

11,5 ± 5,145 → [6,355, 16,64]

Resposta

limite inferior = 6,355 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = 2,485

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.

Erro-padrão da diferença

SE = √(16²/80 + 19²/80) = √7,712 = 2,777

Estatística de teste

z = (57 − 50,1)/2,777 = 2,485

Resposta

z = 2,485

|z| > 1,96, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: 1 − β = 23,39 %

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 = 24/√64 = 3
x̄c = 50 + 2,326·3 = 56,98

z sob a média verdadeira

z = (56,98 − 54,8)/3 = 0,726

Potência

poder = P(Z > 0,726) = 23,39%
1 − β = 23,39%

Resposta

1 − β = 23,39%
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9914

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.

Somas centradas

Sxy = 4666 − 48·532/6 = 410
Sxx = 454 − 48²/6 = 70
Syy = 49614 − 532²/6 = 2443

Coeficiente de correlação

r = 410/√(70·2443) = 0,9914

Resposta

r = 0,9914
14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 3,045

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 = 42/6 = 7
ȳ = 76/6 = 12,67

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 118

Reta de regressão

b = 118/70 = 1,686
a = 12,67 − 1,686·7 = 0,8667
ŷ = 0,8667 + 1,686·x

Resolver para x

x = (6 − 0,8667)/1,686 = 3,045

Resposta

x = 3,045
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 0,1984

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.

Frequências esperadas

fumantes: 60·30/100 = 18, 60·70/100 = 42
não fumantes: 40·30/100 = 12, 40·70/100 = 28

Estatística qui-quadrado

χ² = (19 − 18)²/18 + (41 − 42)²/42 + (11 − 12)²/12 + (29 − 28)²/28
χ² = 0,1984

Resposta

χ² = 0,1984

gl = 1. Para α = 0,05 o valor crítico é 3,841, então H₀ (independência) é não rejeitada.

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 6

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)·(4 − 1) = 6

Resposta

df = 6

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