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

Características de demanda são:

  1. APistas que levam os participantes a adivinhar o objetivo e mudar o comportamento
  2. BRequisitos estatísticos de um teste
  3. CAs exigências formais que um comitê de ética faz antes de um estudo poder começar
  4. DCaracterísticas da amostra
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador coleta dados em nove momentos e testa a 5% em cada um, sem correção. Qual é o problema?

  1. AOs dados ficam mais confiáveis a cada vez, então o teste final é o mais preciso
  2. BNão há problema nessa abordagem
  3. CO tamanho do efeito cai a cada teste
  4. DA chance de pelo menos um falso positivo sobe bem acima de 5%
3.Estatística descritivaMédia
152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 59, 15, 50, 16, 21, 35, 59.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 70 e desvio-padrão 10. Que proporção P dos valores está abaixo de 82,5?

μ = 70σ = 10x = 82,5
P =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 7azuis: 8

Um saco tem 7 bolas vermelhas e 8 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

7 / 8
P =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)10,2520,230,340,0550,2μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 2X + 4. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,25, 0,2, 0,3, 0,05, 0,2Y = 2X + 4
σY =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada à direita de z = 0,0351

Arraste z para que a área sombreada sob a curva normal padrão, à direita de z, seja 0,0351. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,0351
z =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 65x = ?5%

As notas de prova seguem uma distribuição normal com média 65 pontos e desvio-padrão 10 pontos. Calcule o valor x abaixo do qual estão 5% delas (o percentil 5).

μ = 65σ = 10P = 5%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 12, s = 10,5L = ?Ux̄ = 42,5E90%

Uma amostra de 12 itens tem média 42,5 e desvio-padrão s = 10,5. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite inferior do intervalo de confiança de 90% para a média.

n = 12x̄ = 42,5s = 10,590%t(11) = 1,796
limite inferior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
p ≈ 0,3, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0399%

Um estudo piloto sugere que cerca de 0,3 dos produtos são defeituosos. Quantos produtos n devem ser inspecionados para que um intervalo de confiança de 99% para a proporção tenha margem de erro de no máximo 0,03?

p ≈ 0,3E = 0,0399%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −1,99801,998

Uma amostra de 64 estudantes tem nota média 53,94 e desvio-padrão amostral 15. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 50.

μ₀ = 50x̄ = 53,94s = 15n = 64
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
σ = 10, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 195%

Que tamanho deve ter uma amostra para que o intervalo de confiança a 95 % para uma média tenha uma margem de erro de no máximo 1? O desvio-padrão é 10. Calcule o menor tamanho de amostra n.

σ = 10E = 195%
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy146416731882209222112xy152080100

A tabela dá 5 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy3415517539541165xy510405060ŷ = 60

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. Para que valor x a reta prevê ŷ = 60?

n = 5ŷ = 60
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
melhorounão melhorouTotalnovo medicamento503080placebo162440Total6654120

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 × 2
χ² =
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

Um teste qui-quadrado de aderência verifica se as frequências em 7 categorias seguem uma distribuição de Poisson cuja média é estimada a partir dos mesmos dados. Usando a tabela, encontre o valor crítico χ²crit ao nível de significância α = 0,01.

α = 0,01
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Pistas que levam os participantes a adivinhar o objetivo e mudar o comportamento

Porque é esta a resposta

Quando os participantes descobrem a hipótese, podem agir para confirmá-la ou sabotá-la, ameaçando a validade. Engano e procedimentos cegos reduzem isso.

Resposta

A · Pistas que levam os participantes a adivinhar o objetivo e mudar o comportamento
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · A chance de pelo menos um falso positivo sobe bem acima de 5%

Porque é esta a resposta

Com nove testes independentes, a chance de pelo menos um erro do tipo I é cerca de 1 − 0,95⁹ ≈ 37%. Correções como a de Bonferroni tratam disso.

Resposta

D · A chance de pelo menos um falso positivo sobe bem acima de 5%
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 19,66

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 = 255/7 = 36,43

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 22,57² + (−21,43)² + 13,57² + (−20,43)² + (−15,43)² + (−1,429)² + 22,57² = 2320

Desvio-padrão

s = √(2320/6) = 19,66

Resposta

s = 19,66
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,8944

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 = 1,25

Tabela da normal padrão

Φ(1,25) = 0,8944
P = 0,8944

Resposta

P = 0,8944
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,2

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 = 7/15 · 6/14 = 42/210 = 0,2

Resposta

P = 0,2
6.Probabilidades

Resposta: σY = 2,82

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 = 2,75, Var(X) = 1,988, σX = 1,41

Mudança linear

σY = |2|·1,41 = 2,82

Resposta

σY = 2,82

A média de fato se desloca: E(Y) = 2·2,75 + 4 = 9,5.

7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,81

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 − 0,0351 = 0,9649

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,9649 dentro da tabela e leia z.

z = 1,81

Resposta

z = 1,81
8.Distribuição normal

Resposta: x = 48,55 pontos

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 = 65 + −1,645·10 = 48,55 pontos

Resposta

x = 48,55 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 37,06

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 = 11, t = 1,796

Margem de erro

E = 1,796·10,5/√12 = 5,444

Intervalo

42,5 ± 5,444 → [37,06, 47,94]

Resposta

limite inferior = 37,06
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 1549

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 = 2,576²·0,3·0,7/0,03² = 1548

Arredondar para cima

n = 1549

Resposta

n = 1549
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 2,101

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 = 15/√64 = 15/8 = 1,875

Estatística de teste

t = (53,94 − 50)/1,875 = 2,101

Resposta

t = 2,101
t0,025; df = 63 = 1,998

|t| > 1,998, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 385

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).

Resolver em ordem a n

n = (1,96·10/1)² = 384,2

Arredondar para cima

n = 385

Resposta

n = 385
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9821

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 = 90/5 = 18
ȳ = 423/5 = 84,6

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 230
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1371

Coeficiente de correlação

r = 230/√(40·1371) = 0,9821

Resposta

r = 0,9821
14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 9,824

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 = 35/5 = 7
ȳ = 264/5 = 52,8

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 102

Reta de regressão

b = 102/40 = 2,55
a = 52,8 − 2,55·7 = 34,95
ŷ = 34,95 + 2,55·x

Resolver para x

x = (60 − 34,95)/2,55 = 9,824

Resposta

x = 9,824
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 5,455

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

novo medicamento: 80·66/120 = 44, 80·54/120 = 36
placebo: 40·66/120 = 22, 40·54/120 = 18

Estatística qui-quadrado

χ² = (50 − 44)²/44 + (30 − 36)²/36 + (16 − 22)²/22 + (24 − 18)²/18
χ² = 5,455

Resposta

χ² = 5,455

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 15,09

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 = 7 − 1 − 1 = 5

Tabela

χ²crit(df = 5, α = 0,01) = 15,086

Resposta

χ²crit = 15,086

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

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