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

A "crise de replicação" na psicologia refere-se a:

  1. AMuitos achados publicados não se reproduzirem em novos estudos
  2. BCópia de questionários sem permissão
  3. COs periódicos serem legalmente obrigados a rejeitar todos os estudos de replicação submetidos
  4. DUma falta de participantes para experimentos
3.Estatística descritivaMédia
15202530354045

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 49, 22, 20, 40, 15.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 60 e desvio-padrão 5. Calcule a pontuação z z de uma nota de 62.

μ = 60σ = 5x = 62
z =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)100,3200,25300,3400,15μ = 23

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

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0,3, 0,25, 0,3, 0,15
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 5, p = 0,25: P(X = 2) = ?k012345

Um teste tem 5 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,25, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 2?

n = 5p = 0,25k = 2
P =
7.Distribuição normalMédia
76,75130,75P = ?

As pontuações de QI seguem uma distribuição normal com média 100 pontos e desvio-padrão 15 pontos. Que fração está entre 76,75 e 130,75 pontos? Dê P em forma decimal.

μ = 100σ = 15x1 = 76,75x2 = 130,75
P =
8.Distribuição normalDifícil
4 s0X − Y?

O tempo de volta X do corredor A e o tempo de volta Y do corredor B são independentes e normais: X tem média 52 s e desvio padrão 4 s, Y tem média 48 s e desvio padrão 3 s. Encontre a probabilidade P de X ser maior que Y. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 52 s, σX = 4 sμY = 48 s, σY = 3 s
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 7, s = 5LUx̄ = 28,5E = ?99%

Uma amostra de 7 itens tem média 28,5 e desvio-padrão s = 5. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 99% para a média.

n = 7x̄ = 28,5s = 599%t(6) = 3,707
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 31, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 499%

O desvio-padrão da população é 31. 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 4?

σ = 31E = 499%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
1,1p = ?

Afirma-se que a média de uma população é 80; o desvio-padrão da população é conhecido e vale 24. Uma amostra aleatória de 144 observações tem média 82,2. Teste H₀: μ = 80 contra H₁: μ > 80. Encontre o valor p p.

μ₀ = 80σ = 24n = 144x̄ = 82,2H₁: μ > μ₀
p =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,64501,645

Uma amostra de 100 medições tem média 198,6. O desvio-padrão da população é 5. Calcule o limite inferior L do intervalo de confiança a 90 % para a média.

x̄ = 198,6σ = 5n = 10090%
L =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy340443547645749849xy468404550

A tabela dá 6 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 6
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy15436657378799811110xy5106080100x = 6

A tabela dá 6 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Preveja ŷ para x = 6.

n = 6x = 6
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
simnãoTotalhomens213960mulheres354580Total5684140

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 = 1402 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

Um teste qui-quadrado de aderência compara frequências observadas em 5 categorias com proporções esperadas totalmente especificadas (nenhum parâmetro é estimado a partir dos dados). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

k = 5
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · 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

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

Resposta: A · Muitos achados publicados não se reproduzirem em novos estudos

Porque é esta a resposta

Grandes projetos de replicação encontraram muitos efeitos menores ou ausentes, ligados a viés de publicação, amostras pequenas e análises flexíveis. O pré-registro é uma resposta.

Resposta

A · Muitos achados publicados não se reproduzirem em novos estudos
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 14,55

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 = 146/5 = 29,2

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 19,8² + (−7,2)² + (−9,2)² + 10,8² + (−14,2)² = 846,8

Desvio-padrão

s = √(846,8/4) = 14,55

Resposta

s = 14,55
4.Estatística descritiva

Resposta: z = 0,4

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 = (62 − 60)/5 = 0,4

Resposta

z = 0,4
5.Probabilidades

Resposta: σ = 10,54

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 = 10·0,3 + 20·0,25 + 30·0,3 + 40·0,15 = 23

Média dos quadrados

E(X²) = 100·0,3 + 400·0,25 + 900·0,3 + 1600·0,15 = 640

Variância

Var(X) = 640 − 23² = 111
σ = √111 = 10,54

Resposta

σ = 10,54
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,2637

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) = 10·0,252·0,753 = 10·0,0625·0,4219 = 0,2637

Resposta

P = 0,2637
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,9192

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 = (76,75 − 100)/15 = −1,55
z₂ = (130,75 − 100)/15 = 2,05

Área entre os valores

P = Φ(2,05) − Φ(−1,55) = 0,9798 − 0,06057 = 0,9192

Resposta

P = 0,9192
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,7881

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 = 52 − 48 = 4 s, σ = 5 s

Padronizar

z = (0 − 4)/5 = −0,8

Probabilidades

P = 1 − Φ(−0,8) = 0,7881

Resposta

P = 0,7881
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 7,006

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 = 6, t = 3,707

Margem de erro

E = 3,707·5/√7 = 7,006

Resposta

E = 7,006
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 399

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 = (2,576·31/4)² = 398,6

Arredondar para cima

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

n = 399

Resposta

n = 399
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: p = 0,1357

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.

Estatística de teste

SE = σ/√n = 24/√144 = 2
z = (82,2 − 80)/2 = 1,1

Área da cauda

Φ(1,1) = 0,8643
1 − Φ(1,1) = 0,1357

Valor p

p = 0,1357

Resposta

p = 0,1357

p > 0,05, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5%.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: L = 197,8

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 = 1,645·5/√100 = 0,8225

Limite do intervalo

L = 198,6 − 0,8225 = 197,8

Resposta

L = 197,8
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,8371

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 = 33/6 = 5,5
ȳ = 273/6 = 45,5

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 30,5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 63,5

Coeficiente de determinação

r² = 30,5²/(17,5·63,5) = 0,8371

Resposta

r² = 0,8371

Cerca de 83,71% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 81,33

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 = 36/6 = 6
ȳ = 488/6 = 81,33

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 390

Reta de regressão

b = 390/70 = 5,571
a = 81,33 − 5,571·6 = 47,9
ŷ = 47,9 + 5,571·x

Previsão

ŷ = 47,9 + 5,571·6 = 81,33

Resposta

ŷ = 81,33
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 1,094

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

homens: 60·56/140 = 24, 60·84/140 = 36
mulheres: 80·56/140 = 32, 80·84/140 = 48

Estatística qui-quadrado

χ² = (21 − 24)²/24 + (39 − 36)²/36 + (35 − 32)²/32 + (45 − 48)²/48
χ² = 1,094

Resposta

χ² = 1,094

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 4

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 = 5 − 1 = 4

Resposta

df = 4

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