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 novo questionário de depressão prevê quais estudantes vão procurar tratamento no próximo ano. Isso apoia que tipo de validade?

  1. AValidade de face
  2. BValidade de conteúdo
  3. CValidade preditiva
  4. DValidade concorrente
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador coleta dados em nove momentos e testa a 5% em cada um, sem correção. Qual é o problema?

  1. AA chance de pelo menos um falso positivo sobe bem acima de 5%
  2. BOs dados ficam mais confiáveis a cada vez, então o teste final é o mais preciso
  3. CO tamanho do efeito cai a cada teste
  4. DNão há problema nessa abordagem
3.Estatística descritivaMédia
202530354045

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 43, 38, 18, 23, 49, 43.

n = 6
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 70 e desvio-padrão 10. Calcule a pontuação z z de uma nota de 85.

μ = 70σ = 10x = 85
z =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,220,3540,160,35μ = 3,2

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

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0,2, 0,35, 0,1, 0,35
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)00,3510,320,2530,1μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 2X + 20. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,35, 0,3, 0,25, 0,1Y = 2X + 20
σY =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z e z = 0,8638

Arraste z para que a área sombreada entre −z e z sob a curva normal padrão seja 0,8638. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,8638
z =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 500x = ?75%

As durações de baterias seguem uma distribuição normal com média 500 h e desvio-padrão 40 h. Calcule o valor x abaixo do qual estão 75% delas (o percentil 75).

μ = 500σ = 40P = 75%
x = h
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 7, s = 18LU = ?x̄ = 66,5E95%

Uma amostra de 7 itens tem média 66,5 e desvio-padrão s = 18. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite superior do intervalo de confiança de 95% para a média.

n = 7x̄ = 66,5s = 1895%t(6) = 2,447
limite superior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
n = 15Lσ = ?s = 8,895%

Os diâmetros de 15 eixos usinados têm desvio-padrão amostral de 8,8 µm. Supondo que os diâmetros tenham distribuição normal, encontre o limite superior σ do intervalo de confiança de 95% para o desvio-padrão populacional. Com gl = 14, 2,5% da distribuição χ² fica abaixo de 5,629 e 2,5% fica acima de 26,119.

n = 15s = 8,8 µmχ² = 5,629, 26,119
σ = µm
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
1,72p = ?

Afirma-se que a média de uma população é 500; o desvio-padrão da população é conhecido e vale 6. Uma amostra aleatória de 144 observações tem média 500,86. Teste H₀: μ = 500 contra H₁: μ > 500. Encontre o valor p p.

μ₀ = 500σ = 6n = 144x̄ = 500,86H₁: μ > μ₀
p =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,9601,96

Uma amostra de 81 medições tem média 500,7. O desvio-padrão da população é 10. Calcule o limite superior U do intervalo de confiança a 95 % para a média.

x̄ = 500,7σ = 10n = 8195%
U =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy18432039224324632658xy2025405060

A tabela dá 5 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 5
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy1849216224812789309033104xy2025306080100ŷ = 69

A tabela dá 6 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Para que valor x a reta prevê ŷ = 69?

n = 6ŷ = 69
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes243541100funcionários314247120Total557788220

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 × 3
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil
aprovadoreprovadoTotalfábrica A6139100fábrica B3565100fábrica C342660Total130130260dfα = 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 = 2603 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Validade preditiva

Porque é esta a resposta

A validade preditiva se demonstra quando os escores preveem um critério posterior. A validade concorrente usa um critério medido ao mesmo tempo.

Resposta

C · Validade preditiva
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · A chance de pelo menos um falso positivo sobe bem acima de 5%

Porque é esta a resposta

Com nove testes independentes, a chance de pelo menos um erro do tipo I é cerca de 1 − 0,95⁹ ≈ 37%. Correções como a de Bonferroni tratam disso.

Resposta

A · A chance de pelo menos um falso positivo sobe bem acima de 5%
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 12,36

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 = 214/6 = 35,67

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 7,333² + 2,333² + (−17,67)² + (−12,67)² + 13,33² + 7,333² = 763,3

Desvio-padrão

s = √(763,3/5) = 12,36

Resposta

s = 12,36
4.Estatística descritiva

Resposta: z = 1,5

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 = (85 − 70)/10 = 1,5

Resposta

z = 1,5
5.Probabilidades

Resposta: σ = 2,315

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 = 0·0,2 + 2·0,35 + 4·0,1 + 6·0,35 = 3,2

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,2 + 4·0,35 + 16·0,1 + 36·0,35 = 15,6

Variância

Var(X) = 15,6 − 3,2² = 5,36
σ = √5,36 = 2,315

Resposta

σ = 2,315
6.Probabilidades

Resposta: σY = 1,99

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.

Dispersão de X

μ = 1,1, Var(X) = 0,99, σX = 0,995

Mudança linear

σY = |2|·0,995 = 1,99

Resposta

σY = 1,99

A média de fato se desloca: E(Y) = 2·1,1 + 20 = 22,2.

7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,49

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 + 0,8638)/2 = 0,9319

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,9319 dentro da tabela e leia z.

z = 1,49

Resposta

z = 1,49
8.Distribuição normal

Resposta: x = 527 h

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) = 0,75 → z = 0,6745

De volta a x

x = 500 + 0,6745·40 = 526,98 h

Resposta

x = 526,98 h
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 83,15

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 = 2,447

Margem de erro

E = 2,447·18/√7 = 16,65

Intervalo

66,5 ± 16,65 → [49,85, 83,15]

Resposta

limite superior = 83,15
10.Intervalos de confiança

Resposta: σ = 13,88 µm

Intervalo para uma variância: (n − 1)s²/σ² tem distribuição χ² com n − 1 graus de liberdade. O intervalo de 95% para σ² vai de (n − 1)s² dividido pelo valor superior de χ² (2,5% acima dele) até (n − 1)s² dividido pelo valor inferior de χ² (2,5% abaixo dele); o intervalo para σ é a raiz quadrada dos dois limites. Ele não é simétrico em torno de s.

Soma de quadrados

(n − 1)s² = 14·8,8² = 1084

Limites para σ²

1084/26,119 = 41,51
1084/5,629 = 192,6

Limite para σ

σ = √192,6 = 13,88 µm

Resposta

σ = 13,88 µm

Intervalo de 95% para σ: [6,443, 13,88] µm.

11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: p = 0,04272

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 = 6/√144 = 0,5
z = (500,86 − 500)/0,5 = 1,72

Área da cauda

Φ(1,72) = 0,9573
1 − Φ(1,72) = 0,0427

Valor p

p = 0,04272

Resposta

p = 0,04272

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

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: U = 502,9

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 = 1,96·10/√81 = 2,178

Limite do intervalo

U = 500,7 + 2,178 = 502,9

Resposta

U = 502,9
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,6497

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 = 110/5 = 22
ȳ = 246/5 = 49,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 108
Syy = Σ(y − ȳ)² = 448,8

Coeficiente de determinação

r² = 108²/(40·448,8) = 0,6497

Resposta

r² = 0,6497

Cerca de 64,97% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 22,59

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 = 153/6 = 25,5
ȳ = 475/6 = 79,17

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 550,5

Reta de regressão

b = 550,5/157,5 = 3,495
a = 79,17 − 3,495·25,5 = −9,962
ŷ = −9,962 + 3,495·x

Resolver para x

x = (69 − (−9,962))/3,495 = 22,59

Resposta

x = 22,59
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 0,1192

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

estudantes: 100·55/220 = 25, 100·77/220 = 35, 100·88/220 = 40
funcionários: 120·55/220 = 30, 120·77/220 = 42, 120·88/220 = 48

Estatística qui-quadrado

χ² = (24 − 25)²/25 + (35 − 35)²/35 + (41 − 40)²/40 + (31 − 30)²/30 + (42 − 42)²/42 + (47 − 48)²/48
χ² = 0,1192

Resposta

χ² = 0,1192

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 14,91

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

fábrica A: 50, 50
fábrica B: 50, 50
fábrica C: 30, 30

Estatística qui-quadrado

χ² = (61 − 50)²/50 + (39 − 50)²/50 + (35 − 50)²/50 + (65 − 50)²/50 + (34 − 30)²/30 + (26 − 30)²/30
χ² = 14,91

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
14,91 > 9,210

Resposta

χ² = 14,91

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

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