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 uma distribuição normal, aproximadamente que porcentagem dos escores fica a menos de um desvio padrão da média?

  1. A99,7%
  2. B68%
  3. C50%
  4. D95%
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. ACombinar estudos sempre elimina todo viés
  2. BMetanálises sempre dão efeitos menores que os estudos isolados que incluem
  3. CPor causa do viés de publicação, estudos nulos não publicados podem estar faltando
  4. DMetanálises não podem incluir ensaios randomizados
3.Estatística descritivaMédia
152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 11, 41, 41, 55, 24, 14, 52.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 100 e desvio-padrão 20. Que proporção P dos valores está abaixo de 76?

μ = 100σ = 20x = 76
P =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 8azuis: 5

Um saco tem 8 bolas vermelhas e 5 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

8 / 5
P =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−10,8440,15490,01

Um jogo custa €1 para jogar. Você ganha €5 com probabilidade 0,15 e €50 com probabilidade 0,01; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €1€5: p = 0,15€50: p = 0,01
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
240 g241,5 gT = X₁ + … + X₆?

As massas de parafusos são independentes e normais com média 40 g e desvio padrão 1,2 g. Encontre a probabilidade P de a massa total de 6 deles exceder 241,5 g. Arredonde z para duas casas decimais.

μ = 40 gσ = 1,2 gn = 6> 241,5 g
P =
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 = 15, sd​ = 2,70LUd̄ = 4,6E = ?90%

A pressão arterial de 15 pacientes é medida antes e depois de um tratamento. As diferenças d = antes − depois (mmHg) têm média 4,6 e desvio-padrão 2,7. Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 90% para a diferença média.

n = 15d̄ = 4,6sd = 2,790%t(14) = 1,761
E = mmHg
10.Intervalos de confiançaDifícil
p ≈ 0,1, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0190%

Um estudo piloto sugere que cerca de 0,1 dos produtos são 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 0,01?

p ≈ 0,1E = 0,0190%
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 2,99 e o desvio-padrão das diferenças é 6,3. Encontre a estatística do teste pareado t para H₀: μd = 0.

n = 10d̄ = 2,99sd = 6,3
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
μ₀x̄c

Um teste z unilateral de H₀: μ = 100 contra H₁: μ > 100 é feito com α = 0,05 e uma amostra de 36; o desvio-padrão é conhecido e vale 6. Na realidade a média é 101,3. Encontre o poder 1 − β do teste em porcentagem.

μ₀ = 100μ = 101,3σ = 6n = 36α = 0,05
1 − β = %
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy265368480580684xy2467080

A tabela dá 5 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy21041662183110391246xy5102040x = 11

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. É feita uma nova observação (11, 37). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(11, 37)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano15283780rural124444100Total277281180

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 = 1802 × 3
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil
simnãoTotal18–30 anos633710031–50 anos22184051+ anos255580Total110110220dfα = 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 = 0,01 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 = 2203 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · 68%

Porque é esta a resposta

Cerca de 68% dos escores ficam a ±1 DP, cerca de 95% a ±2 DP e cerca de 99,7% a ±3 DP.

Resposta

B · 68%
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · 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

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

Resposta: s = 17,76

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 = 238/7 = 34

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−23)² + 7² + 7² + 21² + (−10)² + (−20)² + 18² = 1892

Desvio-padrão

s = √(1892/6) = 17,76

Resposta

s = 17,76
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,1151

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 = −1,2

Tabela da normal padrão

Φ(−1,2) = 0,1151
P = 0,1151

Resposta

P = 0,1151
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,359

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 = 8/13 · 7/12 = 56/156 = 0,359

Resposta

P = 0,359
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = 0,25 €

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: 4 (p = 0,15), 49 (p = 0,01), −1 (p = 0,84)

Valor esperado

E(G) = 4·0,15 + 49·0,01 − 1·0,84 = 0,25 €

Resposta

E(G) = 0,25 €

Um valor positivo significa que você ganha dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,305

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 = 240 g, σT = 1,2·√6 = 2,939 g

Padronizar

z = (241,5 − 240)/2,939 = 0,51

Probabilidades

P = 1 − Φ(0,51) = 0,305

Resposta

P = 0,305
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 = 1,228 mmHg

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.

Valor crítico

df = 14, t = 1,761

Margem de erro

E = 1,761·2,7/√15 = 1,228

Resposta

E = 1,228 mmHg
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 2436

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 = 1,645²·0,1·0,9/0,01² = 2435

Arredondar para cima

n = 2436

Resposta

n = 2436
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 1,501

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 = 6,3/√10 = 1,992

Estatística de teste

t = 2,99/1,992 = 1,501

Resposta

t = 1,501

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 = 36,5 %

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 = 6/√36 = 1
x̄c = 100 + 1,645·1 = 101,6

z sob a média verdadeira

z = (101,6 − 101,3)/1 = 0,345

Potência

poder = P(Z > 0,345) = 36,5%
1 − β = 36,5%

Resposta

1 − β = 36,5%
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9463

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 = 20/5 = 4
ȳ = 377/5 = 75,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 50
Syy = Σ(y − ȳ)² = 279,2

Coeficiente de correlação

r = 50/√(10·279,2) = 0,9463

Resposta

r = 0,9463
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −4,967

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 = 163/6 = 27,17

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 259

Reta de regressão

b = 259/70 = 3,7
a = 27,17 − 3,7·7 = 1,267
ŷ = 1,267 + 3,7·x

Valor previsto

ŷ = 1,267 + 3,7·11 = 41,97

Resíduo

e = 37 − 41,97 = −4,967

Resposta

e = −4,967

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 2,3

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.

Frequências esperadas

urbano: 80·27/180 = 12, 80·72/180 = 32, 80·81/180 = 36
rural: 100·27/180 = 15, 100·72/180 = 40, 100·81/180 = 45

Estatística qui-quadrado

χ² = (15 − 12)²/12 + (28 − 32)²/32 + (37 − 36)²/36 + (12 − 15)²/15 + (44 − 40)²/40 + (44 − 45)²/45
χ² = 2,3

Resposta

χ² = 2,3

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 18,41

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

18–30 anos: 50, 50
31–50 anos: 20, 20
51+ anos: 40, 40

Estatística qui-quadrado

χ² = (63 − 50)²/50 + (37 − 50)²/50 + (22 − 20)²/20 + (18 − 20)²/20 + (25 − 40)²/40 + (55 − 40)²/40
χ² = 18,41

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
18,41 > 9,210

Resposta

χ² = 18,41

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

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