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

Que tipo de dado é coletado com uma pergunta aberta numa entrevista?

  1. ADados de razão
  2. BDados intervalares
  3. CDados qualitativos
  4. DApenas dados quantitativos nominais
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador faz cinco testes t e quer manter a taxa global de erro do tipo I em 0,05 usando a correção de Bonferroni. Que nível de significância cada teste deve usar?

  1. A0,05
  2. B0,01
  3. C0,25
  4. D0,025
3.Estatística descritivaMédia
152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 14, 30, 34, 43, 55, 20, 24.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 100 e desvio-padrão 10. Calcule a pontuação z z de uma nota de 112,5.

μ = 100σ = 10x = 112,5
z =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,310,3520,35μ = 1,05

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

x: 0, 1, 2p(x): 0,3, 0,35, 0,35
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−10,7530,290,05

Um jogo custa €1 para jogar. Você ganha €4 com probabilidade 0,2 e €10 com probabilidade 0,05; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €1€4: p = 0,2€10: p = 0,05
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
105 s117,8 sX + Y?

X é normal com média 60 s e desvio padrão 5 s; Y é independente e normal com média 45 s e desvio padrão 4 s. Encontre a probabilidade P de X + Y ser maior que 117,8 s. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 60, σX = 5μY = 45, σY = 4X + Y > 117,8 s
P =
8.Distribuição normalDifícil
157164171178185192199cmtopo 30%

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 30% superiores sombreados fiquem à direita dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 178 cmσ = 7 cm30%
x = cm
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 6, s = 3L = ?Ux̄ = 75E95%

Uma amostra de 6 itens tem média 75 e desvio-padrão s = 3. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite inferior do intervalo de confiança de 95% para a média.

n = 6x̄ = 75s = 395%t(5) = 2,571
limite inferior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 13, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 299%

O desvio-padrão da população é 13. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 99% para a média tenha margem de erro de no máximo 2?

σ = 13E = 299%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,13102,131

Uma amostra de 16 estudantes tem nota média 504,5 e desvio-padrão amostral 15. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 500.

μ₀ = 500x̄ = 504,5s = 15n = 16
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −2,57602,576

Uma amostra de 64 medições tem média 500,9. O desvio-padrão da população é 8. Calcule o limite inferior L do intervalo de confiança a 99 % para a média.

x̄ = 500,9σ = 8n = 6499%
L =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy338441541650754xy4640455055

A tabela dá 5 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 5Σx = 25Σy = 224Σx² = 135Σy² = 10222Σxy = 1161
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy126222322418515610xy24610152025ŷ = 25

A tabela dá 6 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Para que valor x a reta prevê ŷ = 25?

n = 6ŷ = 25
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno342741102turno noturno43132177Total774062179

A tabela de contingência mostra frequências observadas. Para um teste qui-quadrado de independência, encontre a frequência esperada E para a célula “turno diurno, sem defeito”.

total da linha = 102total da coluna = 77N = 179
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil
simnãoTotallinha 157360linha 2411960linha 3301040Total12832160dfα = 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 = 1603 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Dados qualitativos

Porque é esta a resposta

Perguntas abertas produzem dados qualitativos ricos, mais difíceis de analisar estatisticamente do que respostas a perguntas fechadas.

Resposta

C · Dados qualitativos
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · 0,01

Porque é esta a resposta

A correção de Bonferroni divide α pelo número de comparações: 0,05 / 5 = 0,01. É simples, mas conservadora, o que aumenta o risco de erros do tipo II.

Resposta

B · 0,01
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 14,07

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 = 220/7 = 31,43

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−17,43)² + (−1,429)² + 2,571² + 11,57² + 23,57² + (−11,43)² + (−7,429)² = 1188

Desvio-padrão

s = √(1188/6) = 14,07

Resposta

s = 14,07
4.Estatística descritiva

Resposta: z = 1,25

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 = (112,5 − 100)/10 = 1,25

Resposta

z = 1,25
5.Probabilidades

Resposta: σ = 0,8047

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 = 0·0,3 + 1·0,35 + 2·0,35 = 1,05

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,3 + 1·0,35 + 4·0,35 = 1,75

Variância

Var(X) = 1,75 − 1,05² = 0,6475
σ = √0,6475 = 0,8047

Resposta

σ = 0,8047
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = 0,3 €

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: 3 (p = 0,2), 9 (p = 0,05), −1 (p = 0,75)

Valor esperado

E(G) = 3·0,2 + 9·0,05 − 1·0,75 = 0,3 €

Resposta

E(G) = 0,3 €

Um valor positivo significa que você ganha dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,02275

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 soma

μ = 105 s, σ = √(5² + 4²) = 6,403 s

Padronizar

z = (117,8 − 105)/6,403 = 2

Cauda superior

P = 1 − Φ(2) = 1 − 0,9772 = 0,02275

Resposta

P = 0,02275
8.Distribuição normal

Resposta: x = 181,6 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) = 0,7

z da tabela

z ≈ 0,52

De volta às unidades originais

x = 178 + 0,52·7 = 181,6 cm

Resposta

x = 181,6 cm
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 71,85

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 = 5, t = 2,571

Margem de erro

E = 2,571·3/√6 = 3,149

Intervalo

75 ± 3,149 → [71,85, 78,15]

Resposta

limite inferior = 71,85
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 281

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 = (2,576·13/2)² = 280,4

Arredondar para cima

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

n = 281

Resposta

n = 281
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 1,2

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/√16 = 15/4 = 3,75

Estatística de teste

t = (504,5 − 500)/3,75 = 1,2

Resposta

t = 1,2
t0,025; df = 15 = 2,131

|t| < 2.131, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: L = 498,3

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 = 2,576·8/√64 = 2,576

Limite do intervalo

L = 500,9 − 2,576 = 498,3

Resposta

L = 498,3
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9486

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 = 1161 − 25·224/5 = 41
Sxx = 135 − 25²/5 = 10
Syy = 10222 − 224²/5 = 186,8

Coeficiente de correlação

r = 41/√(10·186,8) = 0,9486

Resposta

r = 0,9486
14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 1,444

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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 113/6 = 18,83

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −52,5

Reta de regressão

b = −52,5/17,5 = −3
a = 18,83 − (−3)·3,5 = 29,33
ŷ = 29,33 − 3·x

Resolver para x

x = (25 − 29,33)/(−3) = 1,444

Resposta

x = 1,444
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 43,88

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.

Frequência esperada

E = 102·77/179 = 43,88

Resposta

E = 43,88
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 14,17

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: 48, 12
linha 2: 48, 12
linha 3: 32, 8

Estatística qui-quadrado

χ² = (57 − 48)²/48 + (3 − 12)²/12 + (41 − 48)²/48 + (19 − 12)²/12 + (30 − 32)²/32 + (10 − 8)²/8
χ² = 14,17

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
14,17 > 9,210

Resposta

χ² = 14,17

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

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