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

Em um experimento de campo, o pesquisador:

  1. AApenas observa, sem manipular nada
  2. BManipula a VI em um laboratório
  3. CManipula a VI em um ambiente do mundo real
  4. DAnalisa dados coletados por outros
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Pacientes escolhidos por terem escores de ansiedade extremamente altos mostram escores menores num segundo teste, mesmo sem tratamento. Qual é a explicação mais provável?

  1. AO efeito Hawthorne
  2. BRegressão à média
  3. CUm efeito teto
  4. DContrabalanceamento
3.Estatística descritivaMédia
202530354045

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 49, 44, 35, 19, 42.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 70 e desvio-padrão 8. Que proporção P dos valores está acima de 63,6?

μ = 70σ = 8x = 63,6
P =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 3azuis: 5

Um saco tem 3 bolas vermelhas e 5 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

3 / 5
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 5, p = 0,7: P(X = 2) = ?k012345

Um teste tem 5 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,7, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 2?

n = 5p = 0,7k = 2
P =
7.Distribuição normalMédia
1360 kg1408 kgT = X₁ + … + X₁₆?

As massas de passageiros com bagagem são independentes e normais com média 85 kg e desvio padrão 12 kg. Encontre a probabilidade P de a massa total de 16 deles exceder 1408 kg. Arredonde z para duas casas decimais.

μ = 85 kgσ = 12 kgn = 16> 1408 kg
P =
8.Distribuição normalDifícil
157164171178185192199cmtopo 90%

Os alturas de homens adultos têm distribuição normal com média 178 cm e desvio padrão 7 cm. Arraste o ponto de corte para que os 90% superiores sombreados fiquem à direita dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 178 cmσ = 7 cm90%
x = cm
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 20, s = 19,5LUx̄ = 78E = ?99%

Uma amostra de 20 itens tem média 78 e desvio-padrão s = 19,5. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 99% para a média.

n = 20x̄ = 78s = 19,599%t(19) = 2,861
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 19, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,595%

O desvio-padrão da população é 19. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 95% para a média tenha margem de erro de no máximo 0,5?

σ = 19E = 0,595%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −1,9901,99

Uma amostra de 81 estudantes tem nota média 77,13 e desvio-padrão amostral 8. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 75.

μ₀ = 75x̄ = 77,13s = 8n = 81
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,9601,96

Uma amostra de 36 medições tem média 199. O desvio-padrão da população é 10. Calcule o limite inferior L do intervalo de confiança a 95 % para a média.

x̄ = 199σ = 10n = 3695%
L =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy153917571967216523822579xy152025406080

A tabela dá 6 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 6Σx = 120Σy = 389Σx² = 2470Σy² = 26449Σxy = 8053
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy132238343452555xy244050x = 1,5

A tabela dá 5 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (1,5, 39). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(1,5, 39)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano4726780rural1342340Total603030120

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 = 1202 × 3
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil
simnãoTotallinha 1342660linha 2451560linha 356460Total13545180dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

A tabela mostra frequências observadas. Teste ao nível α = 0,05 se as duas variáveis são independentes (sem correção de continuidade). Calcule a estatística de teste χ² e depois compare-a com o valor crítico da tabela.

N = 1803 × 2α = 0,05
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Manipula a VI em um ambiente do mundo real

Porque é esta a resposta

Os experimentos de campo, como situações de ajuda encenadas na rua, aumentam a validade ecológica, mas dão menos controle sobre variáveis estranhas e levantam questões de consentimento.

Resposta

C · Manipula a VI em um ambiente do mundo real
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Regressão à média

Porque é esta a resposta

Quando as pessoas são selecionadas por escores extremos, o erro de medida e o acaso fazem com que seus escores posteriores tendam a se aproximar da média. Grupos de controle ajudam a separar isso dos efeitos do tratamento.

Resposta

B · Regressão à média
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 11,65

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 = 189/5 = 37,8

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 11,2² + 6,2² + (−2,8)² + (−18,8)² + 4,2² = 542,8

Desvio-padrão

s = √(542,8/4) = 11,65

Resposta

s = 11,65
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,7881

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 = −0,8

Tabela da normal padrão

Φ(−0,8) = 0,2119
P = 1 − 0,2119 = 0,7881

Resposta

P = 0,7881
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,1071

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 = 3/8 · 2/7 = 6/56 = 0,1071

Resposta

P = 0,1071
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,1323

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.

Fórmula binomial

P(X = 2) = 10·0,72·0,33 = 10·0,49·0,027 = 0,1323

Resposta

P = 0,1323
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,1587

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 do total

μT = 1360 kg, σT = 12·√16 = 48 kg

Padronizar

z = (1408 − 1360)/48 = 1

Probabilidades

P = 1 − Φ(1) = 0,1587

Resposta

P = 0,1587
8.Distribuição normal

Resposta: x = 169 cm

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) = 0,1

z da tabela

z ≈ −1,28

De volta às unidades originais

x = 178 − 1,28·7 = 169 cm

Resposta

x = 169 cm
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 12,47

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 = 19, t = 2,861

Margem de erro

E = 2,861·19,5/√20 = 12,47

Resposta

E = 12,47
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 5548

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.

Resolver em ordem a n

n = (1,96·19/0,5)² = 5547

Arredondar para cima

O tamanho da amostra é um número inteiro, e arredondar para baixo deixaria a margem grande demais.

n = 5548

Resposta

n = 5548
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 2,396

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).

Erro-padrão

SE = 8/√81 = 8/9 = 0,8889

Estatística de teste

t = (77,13 − 75)/0,8889 = 2,396

Resposta

t = 2,396
t0,025; df = 80 = 1,99

|t| > 1,99, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: L = 195,7

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 = 1,96·10/√36 = 3,267

Limite do intervalo

L = 199 − 3,267 = 195,7

Resposta

L = 195,7
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9308

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 = 8053 − 120·389/6 = 273
Sxx = 2470 − 120²/6 = 70
Syy = 26449 − 389²/6 = 1229

Coeficiente de correlação

r = 273/√(70·1229) = 0,9308

Resposta

r = 0,9308
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 4

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 = 15/5 = 3
ȳ = 220/5 = 44

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 60

Reta de regressão

b = 60/10 = 6
a = 44 − 6·3 = 26
ŷ = 26 + 6·x

Valor previsto

ŷ = 26 + 6·1,5 = 35

Resíduo

e = 39 − 35 = 4

Resposta

e = 4

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 34,42

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

urbano: 80·60/120 = 40, 80·30/120 = 20, 80·30/120 = 20
rural: 40·60/120 = 20, 40·30/120 = 10, 40·30/120 = 10

Estatística qui-quadrado

χ² = (47 − 40)²/40 + (26 − 20)²/20 + (7 − 20)²/20 + (13 − 20)²/20 + (4 − 10)²/10 + (23 − 10)²/10
χ² = 34,42

Resposta

χ² = 34,42

gl = 2. Para α = 0,05 o valor crítico é 5,991, então H₀ (independência) é rejeitada.

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 21,51

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

linha 1: 45, 15
linha 2: 45, 15
linha 3: 45, 15

Estatística qui-quadrado

χ² = (34 − 45)²/45 + (26 − 15)²/15 + (45 − 45)²/45 + (15 − 15)²/15 + (56 − 45)²/45 + (4 − 15)²/15
χ² = 21,51

Decisão

df = 2, χ²crit = 5,991
21,51 > 5,991

Resposta

χ² = 21,51

χ² está acima do valor crítico, então H₀ é rejeitada: as variáveis parecem estar relacionadas.

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