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

Operacionalização significa:

  1. ADefinir variáveis de forma precisa e mensurável
  2. BDar instruções aos participantes
  3. CEscolher um teste estatístico
  4. DRealizar a pesquisa em um ambiente operacional real, como um hospital
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Qual é o principal objetivo da alocação aleatória às condições num experimento?

  1. ATornar a amostra representativa da população-alvo para que os resultados possam ser generalizados
  2. BAumentar a taxa de resposta
  3. CGarantir que os participantes não saibam o objetivo
  4. DDistribuir igualmente as variáveis dos participantes para que não confundam os resultados
3.Estatística descritivaMédia
25303540

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 36, 21, 29, 27, 26, 43, 42.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 100. Que proporção P dos valores está abaixo de 560?

μ = 500σ = 100x = 560
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)10,320,130,340,3μ = 2,6

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

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,3, 0,1, 0,3, 0,3
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 6, p = 0,4: P(X = 2) = ?k0123456

Um teste tem 6 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,4, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 2?

n = 6p = 0,4k = 2
P =
7.Distribuição normalMédia
62,580,5P = ?

As notas de prova seguem uma distribuição normal com média 65 pontos e desvio-padrão 10 pontos. Que fração está entre 62,5 e 80,5 pontos? Dê P em forma decimal.

μ = 65σ = 10x1 = 62,5x2 = 80,5
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 178x = ?25%

As alturas de homens adultos seguem uma distribuição normal com média 178 cm e desvio-padrão 7 cm. Calcule o valor x abaixo do qual estão 25% delas (o percentil 25).

μ = 178σ = 7P = 25%
x = cm
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E95%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 40 celulares, média 82 h, desvio-padrão conhecido 6 h. Modelo 2: 80 celulares, média 85,5 h, desvio-padrão conhecido 15 h. Encontre o limite inferior do intervalo de confiança de 95% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 40x̄₁ = 82 hσ₁ = 6 hn₂ = 80x̄₂ = 85,5 hσ₂ = 15 h95%
limite inferior = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
n = 16σ = ?Us = 5,995%

Os diâmetros de 16 eixos usinados têm desvio-padrão amostral de 5,9 µm. Supondo que os diâmetros tenham distribuição normal, encontre o limite inferior σ do intervalo de confiança de 95% para o desvio-padrão populacional. Com gl = 15, 2,5% da distribuição χ² fica abaixo de 6,262 e 2,5% fica acima de 27,488.

n = 16s = 5,9 µmχ² = 6,262, 27,488
σ = µm
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−1,961,96z = ?

Duas linhas de produção fabricam a mesma peça. Linha 1: uma amostra de 100 peças tem comprimento médio de 95 mm, e o desvio-padrão conhecido da linha é 18 mm. Linha 2: uma amostra de 60 peças tem média de 93,5 mm, desvio-padrão conhecido de 8 mm. Encontre a estatística de teste z para H₀: μ₁ = μ₂, tomando a diferença como x̄₁ − x̄₂ (linha 1 menos linha 2).

n₁ = 100x̄₁ = 95 mmσ₁ = 18 mmn₂ = 60x̄₂ = 93,5 mmσ₂ = 8 mm
z =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 3α = 0,05βσ = 10, poder 80%, n = ?

Um teste z unilateral com α = 0,05 deve detectar um deslocamento da média de 3 unidades com poder de 80%. O desvio-padrão é 10. Encontre o tamanho mínimo da amostra n.

α = 0,05poder = 80%δ = 3σ = 10zα = 1,645zβ = 0,842
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy125222319414510xy2410152025

A tabela dá 5 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 5
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy15771810321109241352715530160xy15202530100150x = 22,5

A tabela dá 6 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (22,5, 121). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(22,5, 121)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
tossesem tosseTotalfumantes372360não fumantes6733100Total10456160

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 = 1602 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

Um teste qui-quadrado de aderência verifica se as frequências em 9 categorias seguem uma distribuição de Poisson cuja média é estimada a partir dos mesmos dados. Quantos graus de liberdade df o teste tem?

k = 9
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Definir variáveis de forma precisa e mensurável

Porque é esta a resposta

Operacionalizar variáveis transforma conceitos abstratos em medidas específicas, para que a pesquisa possa ser replicada.

Resposta

A · Definir variáveis de forma precisa e mensurável
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Distribuir igualmente as variáveis dos participantes para que não confundam os resultados

Porque é esta a resposta

A alocação aleatória equilibra as diferenças individuais entre as condições, sustentando conclusões causais. A amostragem aleatória diz respeito à generalização para uma população.

Resposta

D · Distribuir igualmente as variáveis dos participantes para que não confundam os resultados
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 8,446

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 = 224/7 = 32

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 4² + (−11)² + (−3)² + (−5)² + (−6)² + 11² + 10² = 428

Desvio-padrão

s = √(428/6) = 8,446

Resposta

s = 8,446
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,7257

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 = 0,6

Tabela da normal padrão

Φ(0,6) = 0,7257
P = 0,7257

Resposta

P = 0,7257
5.Probabilidades

Resposta: σ = 1,2

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 = 1·0,3 + 2·0,1 + 3·0,3 + 4·0,3 = 2,6

Média dos quadrados

E(X²) = 1·0,3 + 4·0,1 + 9·0,3 + 16·0,3 = 8,2

Variância

Var(X) = 8,2 − 2,6² = 1,44
σ = √1,44 = 1,2

Resposta

σ = 1,2
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,311

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) = 15·0,42·0,64 = 15·0,16·0,1296 = 0,311

Resposta

P = 0,311
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,5381

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 = (62,5 − 65)/10 = −0,25
z₂ = (80,5 − 65)/10 = 1,55

Área entre os valores

P = Φ(1,55) − Φ(−0,25) = 0,9394 − 0,4013 = 0,5381

Resposta

P = 0,5381
8.Distribuição normal

Resposta: x = 173,3 cm

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) = 0,25 → z = −0,6745

De volta a x

x = 178 + −0,6745·7 = 173,28 cm

Resposta

x = 173,28 cm
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = −7,276 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 = 82 − 85,5 = −3,5

Erro-padrão

SE = √(6²/40 + 15²/80) = 1,927

Margem de erro

E = 1,96·1,927 = 3,776

Intervalo

−3,5 ± 3,776 → [−7,276, 0,2765]

Resposta

limite inferior = −7,276 h

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

10.Intervalos de confiança

Resposta: σ = 4,358 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 = 15·5,9² = 522,1

Limites para σ²

522,1/27,488 = 19
522,1/6,262 = 83,38

Limite para σ

σ = √19 = 4,358 µm

Resposta

σ = 4,358 µm

Intervalo de 95% para σ: [4,358, 9,131] µm.

11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = 0,7228

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 = √(18²/100 + 8²/60) = √4,307 = 2,075

Estatística de teste

z = (95 − 93,5)/2,075 = 0,7228

Resposta

z = 0,7228

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

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 69

Tamanho de amostra para um teste: para detectar um deslocamento real δ com poder 1 − β em um teste z unilateral ao nível α, o erro-padrão deve satisfazer δ = (z_α + z_β)·σ/√n, então n = ((z_α + z_β)·σ/δ)², arredondado para cima.

Resolver em ordem a n

n = ((1,645 + 0,842)·10/3)² = 68,72

Arredondar para cima

n = 69

Resposta

n = 69
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,989

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 = 90/5 = 18

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −38
Syy = Σ(y − ȳ)² = 146

Coeficiente de determinação

r² = −38²/(10·146) = 0,989

Resposta

r² = 0,989

Cerca de 98,9% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −2,167

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 = 135/6 = 22,5
ȳ = 739/6 = 123,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 895,5

Reta de regressão

b = 895,5/157,5 = 5,686
a = 123,2 − 5,686·22,5 = −4,762
ŷ = −4,762 + 5,686·x

Valor previsto

ŷ = −4,762 + 5,686·22,5 = 123,2

Resíduo

e = 121 − 123,2 = −2,167

Resposta

e = −2,167

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 0,4689

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: 60·104/160 = 39, 60·56/160 = 21
não fumantes: 100·104/160 = 65, 100·56/160 = 35

Estatística qui-quadrado

χ² = (37 − 39)²/39 + (23 − 21)²/21 + (67 − 65)²/65 + (33 − 35)²/35
χ² = 0,4689

Resposta

χ² = 0,4689

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 7

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 = 9 − 1 − 1 = 7

Resposta

df = 7

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