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

Qual teste compara dois grupos independentes quando os dados são ordinais ou claramente não normais?

  1. ATeste t para amostras independentes
  2. BTeste dos postos sinalizados de Wilcoxon
  3. CTeste U de Mann–Whitney
  4. DTeste qui-quadrado
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Nos estudos de obediência de Milgram, os participantes acreditavam estar aplicando choques elétricos reais. Que questão ética é levantada mais diretamente, e como ela foi parcialmente tratada?

  1. AFalta de confidencialidade, tratada com a publicação dos nomes
  2. BEngano e possível sofrimento, tratados com um debriefing completo
  3. CUso de crianças, tratado com o consentimento dos pais
  4. DFalta de grupo de controle, tratada com a alocação aleatória dos participantes às condições
3.Estatística descritivaMédia
20253035404550

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 45, 36, 50, 43, 16, 38, 52.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 75. Calcule a pontuação z z de uma nota de 545.

μ = 500σ = 75x = 545
z =
5.ProbabilidadesMédia
P(pelo menos um seis) = ??1?2?3?4?5?6P(seis) = 1/6 em cada lançamento

Lança-se um dado equilibrado 6 vezes. Qual é a probabilidade P de sair pelo menos um seis?

n = 6
P =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−10,7310,2590,02

Um jogo custa €1 para jogar. Você ganha €2 com probabilidade 0,25 e €10 com probabilidade 0,02; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €1€2: p = 0,25€10: p = 0,02
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada à direita de z = 0,9817

Arraste z para que a área sombreada sob a curva normal padrão, à direita de z, seja 0,9817. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,9817
z =
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 = 9, sd​ = 7,60LU = ?d̄ = −9,4E90%

A pressão arterial de 9 pacientes é medida antes e depois de um tratamento. As diferenças d = antes − depois (mmHg) têm média −9,4 e desvio-padrão 7,6. Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 90% para a diferença média.

n = 9d̄ = −9,4sd = 7,690%t(8) = 1,86
limite superior = mmHg
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 36, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1,595%

O desvio-padrão da população é 36. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 95% para a média tenha margem de erro de no máximo 1,5?

σ = 36E = 1,595%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,1452,145t = ?df = 14

15 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 2,28 e o desvio-padrão das diferenças é 2,6. Encontre a estatística do teste pareado t para H₀: μd = 0.

n = 15d̄ = 2,28sd = 2,6
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 2α = 0,05βσ = 7, poder 80%, n = ?

Um teste z unilateral com α = 0,05 deve detectar um deslocamento da média de 2 unidades com poder de 80%. O desvio-padrão é 7. Encontre o tamanho mínimo da amostra n.

α = 0,05poder = 80%δ = 2σ = 7zα = 1,645zβ = 0,842
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy25486128151016xy51051015

A tabela dá 5 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 5Σx = 30Σy = 56Σx² = 220Σy² = 714Σxy = 394
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy2942162983610431249xy5102040ŷ = 32

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. Para que valor x a reta prevê ŷ = 32?

n = 6ŷ = 32
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno23142360turno noturno2711240Total502525100

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 = 1002 × 3
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 2 linhas e 6 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

2 × 6
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Teste U de Mann–Whitney

Porque é esta a resposta

O teste U de Mann–Whitney compara os postos entre dois grupos não relacionados. O teste dos postos sinalizados de Wilcoxon é para amostras relacionadas.

Resposta

C · Teste U de Mann–Whitney
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Engano e possível sofrimento, tratados com um debriefing completo

Porque é esta a resposta

Os participantes foram enganados sobre os choques e muitos mostraram grande estresse. Milgram fez o debriefing dos participantes, que encontraram o "aprendiz"; um acompanhamento mostrou que a maioria ficou contente de ter participado, mas a ética continua em debate.

Resposta

B · Engano e possível sofrimento, tratados com um debriefing completo
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 12,07

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 = 280/7 = 40

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 5² + (−4)² + 10² + 3² + (−24)² + (−2)² + 12² = 874

Desvio-padrão

s = √(874/6) = 12,07

Resposta

s = 12,07
4.Estatística descritiva

Resposta: z = 0,6

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 = (545 − 500)/75 = 0,6

Resposta

z = 0,6
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,6651

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.

Complementar

P(nenhum seis) = (5/6)6 = 0,3349
P = 1 − 0,3349 = 0,6651

Resposta

P = 0,6651
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: 1 (p = 0,25), 9 (p = 0,02), −1 (p = 0,73)

Valor esperado

E(G) = 1·0,25 + 9·0,02 − 1·0,73 = −0,3 €

Resposta

E(G) = −0,3 €

Um valor negativo significa que você perde dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: z = −2,09

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 − 0,9817 = 0,0183

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,0183 dentro da tabela e leia z.

z = −2,09

Resposta

z = −2,09
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: limite superior = −4,688 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 = 8, t = 1,86

Margem de erro

E = 1,86·7,6/√9 = 4,712

Intervalo

−9,4 ± 4,712 → [−14,11, −4,688]

Resposta

limite superior = −4,688 mmHg
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 2213

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 = (1,96·36/1,5)² = 2213

Arredondar para cima

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

n = 2213

Resposta

n = 2213
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 3,396

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 = 2,6/√15 = 0,6713

Estatística de teste

t = 2,28/0,6713 = 3,396

Resposta

t = 3,396

Com gl = 14, o valor crítico bilateral a 5% é 2,145; |t| é maior, então H₀ é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 76

Tamanho de amostra para um teste: para detectar um deslocamento real δ com poder 1 − β em um teste z unilateral ao nível α, o erro-padrão deve satisfazer δ = (z_α + z_β)·σ/√n, então n = ((z_α + z_β)·σ/δ)², arredondado para cima.

Resolver em ordem a n

n = ((1,645 + 0,842)·7/2)² = 75,77

Arredondar para cima

n = 76

Resposta

n = 76
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9843

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 = 394 − 30·56/5 = 58
Sxx = 220 − 30²/5 = 40
Syy = 714 − 56²/5 = 86,8

Coeficiente de correlação

r = 58/√(40·86,8) = 0,9843

Resposta

r = 0,9843
14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 7,214

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 = 187/6 = 31,17

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 273

Reta de regressão

b = 273/70 = 3,9
a = 31,17 − 3,9·7 = 3,867
ŷ = 3,867 + 3,9·x

Resolver para x

x = (32 − 3,867)/3,9 = 7,214

Resposta

x = 7,214
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 14,92

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

turno diurno: 60·50/100 = 30, 60·25/100 = 15, 60·25/100 = 15
turno noturno: 40·50/100 = 20, 40·25/100 = 10, 40·25/100 = 10

Estatística qui-quadrado

χ² = (23 − 30)²/30 + (14 − 15)²/15 + (23 − 15)²/15 + (27 − 20)²/20 + (11 − 10)²/10 + (2 − 10)²/10
χ² = 14,92

Resposta

χ² = 14,92

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 5

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 = (2 − 1)·(6 − 1) = 5

Resposta

df = 5

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