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

Um erro do tipo I ocorre quando um pesquisador:

  1. ARejeita uma hipótese nula que na verdade é verdadeira
  2. BColeta dados demais
  3. CUsa o teste estatístico errado
  4. DNão rejeita uma hipótese nula falsa
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Pacientes escolhidos por terem escores de ansiedade extremamente altos mostram escores menores num segundo teste, mesmo sem tratamento. Qual é a explicação mais provável?

  1. AContrabalanceamento
  2. BO efeito Hawthorne
  3. CUm efeito teto
  4. DRegressão à média
3.Estatística descritivaMédia
212223242526272829

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 29, 27, 21, 22, 27.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 170 e desvio-padrão 20. Que proporção P dos valores está acima de 210?

μ = 170σ = 20x = 210
P =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 6azuis: 6

Um saco tem 6 bolas vermelhas e 6 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

6 / 6
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 9, p = 0,7: P(X ≤ 1) = ?k0123456789

Testam-se 9 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,7, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 9p = 0,7
P =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada à direita de z = 0,3783

Arraste z para que a área sombreada sob a curva normal padrão, à direita de z, seja 0,3783. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,3783
z =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 100x = ?5%

As pontuações de QI seguem uma distribuição normal com média 100 pontos e desvio-padrão 15 pontos. Calcule o valor x abaixo do qual estão 5% delas (o percentil 5).

μ = 100σ = 15P = 5%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 12, s = 1,5L = ?Ux̄ = 32E95%

Uma amostra de 12 itens tem média 32 e desvio-padrão s = 1,5. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite inferior do intervalo de confiança de 95% para a média.

n = 12x̄ = 32s = 1,595%t(11) = 2,201
limite inferior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(12) = 1,7820LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 8 parcelas, produção média 90 kg, desvio-padrão 6,5 kg. Grupo de parcelas 2: 6 parcelas, média 93 kg, desvio-padrão 7,5 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 90% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 8x̄₁ = 90s₁ = 6,5n₂ = 6x̄₂ = 93s₂ = 7,590%t(12) = 1,782
E = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,06402,064

Uma amostra de 25 estudantes tem nota média 50,56 e desvio-padrão amostral 4. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 50.

μ₀ = 50x̄ = 50,56s = 4n = 25
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
−1,961,96z = ?

Em um ensaio, 75 de 250 pacientes com o tratamento A se recuperam, e 50 de 120 pacientes com o tratamento B. Usando a proporção combinada, encontre a estatística de teste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 75n₁ = 250x₂ = 50n₂ = 120
z =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy336438540652755861xy468405060

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
xy363460572681783xy46607080x = 6,5

A tabela dá 5 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (6,5, 84). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(6,5, 84)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
simnãoTotalhomens382260mulheres463480Total8456140

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: A · Rejeita uma hipótese nula que na verdade é verdadeira

Porque é esta a resposta

Um erro do tipo I afirma um efeito que não existe. Sua probabilidade é igual ao nível de significância (geralmente 0,05). Um erro do tipo II deixa passar um efeito real.

Resposta

A · Rejeita uma hipótese nula que na verdade é verdadeira
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Regressão à média

Porque é esta a resposta

Quando as pessoas são selecionadas por escores extremos, o erro de medida e o acaso fazem com que seus escores posteriores tendam a se aproximar da média. Grupos de controle ajudam a separar isso dos efeitos do tratamento.

Resposta

D · Regressão à média
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 3,493

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 = 126/5 = 25,2

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 3,8² + 1,8² + (−4,2)² + (−3,2)² + 1,8² = 48,8

Desvio-padrão

s = √(48,8/4) = 3,493

Resposta

s = 3,493
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,02275

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 = 2

Tabela da normal padrão

Φ(2) = 0,9772
P = 1 − 0,9772 = 0,02275

Resposta

P = 0,02275
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,2273

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 = 6/12 · 5/11 = 30/132 = 0,2273

Resposta

P = 0,2273
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,000433

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.

Zero e uma avaria

P(X = 0) = 0,39 = 1,968 × 10⁻⁵
P(X = 1) = 9·0,7·0,38 = 0,0004133

Some

P = 1,968 × 10⁻⁵ + 0,0004133 = 0,000433

Resposta

P = 0,000433
7.Distribuição normal

Resposta: z = 0,31

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 − 0,3783 = 0,6217

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,6217 dentro da tabela e leia z.

z = 0,31

Resposta

z = 0,31
8.Distribuição normal

Resposta: x = 75,33 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 = 100 + −1,645·15 = 75,33 pontos

Resposta

x = 75,33 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 31,05

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 = 2,201

Margem de erro

E = 2,201·1,5/√12 = 0,9531

Intervalo

32 ± 0,9531 → [31,05, 32,95]

Resposta

limite inferior = 31,05
10.Intervalos de confiança

Resposta: E = 6,673 kg

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.

Desvio-padrão combinado

sp² = (7·6,5² + 5·7,5²)/12 = 48,08
sp = 6,934

Margem de erro

E = 1,782·6,934·√(1/8 + 1/6) = 6,673

Resposta

E = 6,673 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 0,7

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 = 4/√25 = 4/5 = 0,8

Estatística de teste

t = (50,56 − 50)/0,8 = 0,7

Resposta

t = 0,7
t0,025; df = 24 = 2,064

|t| < 2.064, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = −2,221

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.

Proporções amostrais

p̂₁ = 75/250 = 0,3
p̂₂ = 50/120 = 0,4167
p̂ = 125/370 = 0,3378

Erro-padrão sob H₀

SE = √(0,3378·0,6622·(1/250 + 1/120)) = 0,05253

Estatística de teste

z = (0,3 − 0,4167)/0,05253 = −2,221

Resposta

z = −2,221

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

13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,942

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 = 282/6 = 47

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 94
Syy = Σ(y − ȳ)² = 536

Coeficiente de determinação

r² = 94²/(17,5·536) = 0,942

Resposta

r² = 0,942

Cerca de 94,2% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 3,05

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 = 25/5 = 5
ȳ = 359/5 = 71,8

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 61

Reta de regressão

b = 61/10 = 6,1
a = 71,8 − 6,1·5 = 41,3
ŷ = 41,3 + 6,1·x

Valor previsto

ŷ = 41,3 + 6,1·6,5 = 80,95

Resíduo

e = 84 − 80,95 = 3,05

Resposta

e = 3,05

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 0,4861

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

Estatística qui-quadrado

χ² = (38 − 36)²/36 + (22 − 24)²/24 + (46 − 48)²/48 + (34 − 32)²/32
χ² = 0,4861

Resposta

χ² = 0,4861

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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