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 estudo transversal compara pessoas de 20, 40 e 60 anos quanto ao uso de tecnologia, no mesmo momento. Que problema pode confundir a comparação por idade?

  1. AEfeitos de ordem
  2. BEfeitos de piso
  3. CEfeitos de prática
  4. DEfeitos de coorte
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

O exercício reduz a depressão, e o efeito ocorre porque o exercício melhora o sono, o que por sua vez reduz a depressão. O sono é mais bem descrito como:

  1. AVariável estranha
  2. BModerador
  3. CVariável de controle
  4. DMediador
3.Estatística descritivaMédia
202530354045505560

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 47, 19, 60, 50, 33.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 50. Calcule a pontuação z z de uma nota de 450.

μ = 500σ = 50x = 450
z =
5.ProbabilidadesMédia
P(pelo menos um seis) = ??1?2?3?4?5?6?7P(seis) = 1/6 em cada lançamento

Lança-se um dado equilibrado 7 vezes. Qual é a probabilidade P de sair pelo menos um seis?

n = 7
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 5, p = 0,5: P(X = 1) = ?k012345

Um teste tem 5 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,5, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 1?

n = 5p = 0,5k = 1
P =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada à direita de z = 0,3336

Arraste z para que a área sombreada sob a curva normal padrão, à direita de z, seja 0,3336. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,3336
z =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 250x = ?95%

As massas de sacos seguem uma distribuição normal com média 250 g e desvio-padrão 5 g. Calcule o valor x abaixo do qual estão 95% delas (o percentil 95).

μ = 250σ = 5P = 95%
x = g
9.Intervalos de confiançaMédia
x̄E₁ = 10,695%, n = 64x̄E₂ = ?90%, n = 16

Um intervalo de confiança de 95% para uma média, baseado em 64 observações e σ conhecido, tem margem de erro de 10,6. Qual é a margem de erro E₂ de um intervalo de 90% baseado em 16 observações?

95%n₁ = 64E₁ = 10,690%n₂ = 16
E₂ =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 18, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 299%

O desvio-padrão da população é 18. 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 = 18E = 299%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−0,80,8p = ?

Afirma-se que a média de uma população é 500; o desvio-padrão da população é conhecido e vale 48. Uma amostra aleatória de 144 observações tem média 496,8. Teste H₀: μ = 500 contra H₁: μ ≠ 500. Encontre o valor p p.

μ₀ = 500σ = 48n = 144x̄ = 496,8H₁: μ ≠ μ₀
p =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
−1,961,96z = ?

Em um ensaio, 50 de 250 pacientes com o tratamento A se recuperam, e 30 de 100 pacientes com o tratamento B. Usando a proporção combinada, encontre a estatística de teste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 50n₁ = 250x₂ = 30n₂ = 100
z =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy2841161781910241229xy510102030

A tabela dá 6 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 6
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy146253353465565xy245060x = 2,5

A tabela dá 5 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (2,5, 51). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(2,5, 51)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
tossesem tosseTotalfumantes3486120não fumantes4357100Total77143220

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 = 2202 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil
dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

Um teste qui-quadrado de aderência compara frequências observadas em 6 categorias com proporções esperadas totalmente especificadas (nenhum parâmetro é estimado a partir dos dados). Usando a tabela, encontre o valor crítico χ²crit ao nível de significância α = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Efeitos de coorte

Porque é esta a resposta

Grupos etários diferentes foram criados em condições históricas diferentes, de modo que as diferenças podem refletir a geração (coorte) e não o envelhecimento em si.

Resposta

D · Efeitos de coorte
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Mediador

Porque é esta a resposta

Um mediador fica no caminho causal entre o preditor e o desfecho, explicando como ou por que o efeito ocorre.

Resposta

D · Mediador
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 15,99

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 = 209/5 = 41,8

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 5,2² + (−22,8)² + 18,2² + 8,2² + (−8,8)² = 1023

Desvio-padrão

s = √(1023/4) = 15,99

Resposta

s = 15,99
4.Estatística descritiva

Resposta: z = −1

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 = (450 − 500)/50 = −1

Resposta

z = −1
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,7209

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)7 = 0,2791
P = 1 − 0,2791 = 0,7209

Resposta

P = 0,7209
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,1563

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 = 1) = 5·0,51·0,54 = 5·0,5·0,0625 = 0,1563

Resposta

P = 0,1563
7.Distribuição normal

Resposta: z = 0,43

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 − 0,3336 = 0,6664

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,6664 dentro da tabela e leia z.

z = 0,43

Resposta

z = 0,43
8.Distribuição normal

Resposta: x = 258,2 g

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) = 0,95 → z = 1,645

De volta a x

x = 250 + 1,645·5 = 258,22 g

Resposta

x = 258,22 g
9.Intervalos de confiança

Resposta: E₂ = 17,79

Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.

Razão das margens

E₂/E₁ = (1,645/1,96)·√(64/16) = 1,679

Nova margem

E₂ = 10,6·1,679 = 17,79

Resposta

E₂ = 17,79
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 538

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 = (2,576·18/2)² = 537,5

Arredondar para cima

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

n = 538

Resposta

n = 538
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: p = 0,4237

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 = 48/√144 = 4
z = (496,8 − 500)/4 = −0,8

Área da cauda

Φ(0,8) = 0,7881
1 − Φ(0,8) = 0,2119

Valor p

p = 2·0,2119 = 0,4237

Resposta

p = 0,4237

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

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = −2,013

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 = 50/250 = 0,2
p̂₂ = 30/100 = 0,3
p̂ = 80/350 = 0,2286

Erro-padrão sob H₀

SE = √(0,2286·0,7714·(1/250 + 1/100)) = 0,04968

Estatística de teste

z = (0,2 − 0,3)/0,04968 = −2,013

Resposta

z = −2,013

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

13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9943

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 = 108/6 = 18

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 146
Syy = Σ(y − ȳ)² = 308

Coeficiente de correlação

r = 146/√(70·308) = 0,9943

Resposta

r = 0,9943
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −2,9

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 = 15/5 = 3
ȳ = 282/5 = 56,4

Somas de quadrados e de produtos

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

Reta de regressão

b = 50/10 = 5
a = 56,4 − 5·3 = 41,4
ŷ = 41,4 + 5·x

Valor previsto

ŷ = 41,4 + 5·2,5 = 53,9

Resíduo

e = 51 − 53,9 = −2,9

Resposta

e = −2,9

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 5,158

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

fumantes: 120·77/220 = 42, 120·143/220 = 78
não fumantes: 100·77/220 = 35, 100·143/220 = 65

Estatística qui-quadrado

χ² = (34 − 42)²/42 + (86 − 78)²/78 + (43 − 35)²/35 + (57 − 65)²/65
χ² = 5,158

Resposta

χ² = 5,158

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 11,07

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 = 6 − 1 = 5

Tabela

χ²crit(df = 5, α = 0,05) = 11,070

Resposta

χ²crit = 11,070

Rejeite H₀ se o χ² calculado for maior que este valor.

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