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 estatística é adequada para a relação entre dois conjuntos de postos, como as classificações de pinturas feitas por juízes?

  1. ARho de Spearman
  2. BTeste t independente
  3. Cr de Pearson
  4. DQui-quadrado
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Medidas de tamanho de efeito como o d de Cohen são relatadas porque:

  1. AInformam quantos participantes desistiram
  2. BMostram o tamanho de um efeito, independentemente do tamanho da amostra
  3. CEliminam a necessidade de qualquer hipótese
  4. DMostram se o resultado é estatisticamente significativo no nível alfa escolhido
3.Estatística descritivaMédia
20253035404550

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 19, 35, 24, 51, 38, 19, 39.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 60 e desvio-padrão 12. Calcule a pontuação z z de uma nota de 45,6.

μ = 60σ = 12x = 45,6
z =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 6azuis: 5

Um saco tem 6 bolas vermelhas e 5 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

6 / 5
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 7, p = 0,1: P(X ≤ 1) = ?k01234567

Testam-se 7 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,1, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 7p = 0,1
P =
7.Distribuição normalMédia
22,444,3P = ?

As durações de entregas seguem uma distribuição normal com média 32 min e desvio-padrão 6 min. Que fração está entre 22,4 e 44,3 min? Dê P em forma decimal.

μ = 32σ = 6x1 = 22,4x2 = 44,3
P =
8.Distribuição normalDifícil
0,02 mm0D − d?

Os diâmetros D dos furos são normais com média 25,02 mm e desvio padrão 0,02 mm. Os diâmetros d dos eixos são independentes e normais com média 25 mm e desvio padrão 0,02 mm. Um eixo escolhido ao acaso encaixa quando D − d > 0. Encontre a probabilidade P de ele encaixar. Arredonde z para duas casas decimais.

furo: μ = 25,02 mm, σ = 0,02 mmeixo: μ = 25 mm, σ = 0,02 mm
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 7, sd​ = 6,70LU = ?d̄ = 4,3E90%

A pressão arterial de 7 pacientes é medida antes e depois de um tratamento. As diferenças d = antes − depois (mmHg) têm média 4,3 e desvio-padrão 6,7. Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 90% para a diferença média.

n = 7d̄ = 4,3sd = 6,790%t(6) = 1,943
limite superior = mmHg
10.Intervalos de confiançaDifícil
n = 30Lσ = ?s = 1,795%

Os diâmetros de 30 eixos usinados têm desvio-padrão amostral de 1,7 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 = 29, 2,5% da distribuição χ² fica abaixo de 16,047 e 2,5% fica acima de 45,722.

n = 30s = 1,7 µmχ² = 16,047, 45,722
σ = µm
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,06402,064

Uma amostra de 25 estudantes tem nota média 46,4 e desvio-padrão amostral 20. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 50.

μ₀ = 50x̄ = 46,4s = 20n = 25
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 3α = 0,01βσ = 11, poder 95%, n = ?

Um teste z unilateral com α = 0,01 deve detectar um deslocamento da média de 3 unidades com poder de 95%. O desvio-padrão é 11. Encontre o tamanho mínimo da amostra n.

α = 0,01poder = 95%δ = 3σ = 11zα = 2,326zβ = 1,645
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy354459566674783xy46607080

A tabela dá 5 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 5
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy3435487609701183xy510406080x = 10

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 (10, 81). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(10, 81)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno11351662turno noturno10262763Total216143125

A tabela de contingência mostra frequências observadas. Para um teste qui-quadrado de independência, encontre a frequência esperada E para a célula “turno noturno, leve”.

total da linha = 63total da coluna = 61N = 125
E =
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 verifica se as frequências em 7 categorias seguem uma distribuição de Poisson cuja média é estimada a partir dos mesmos 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: A · Rho de Spearman

Porque é esta a resposta

A correlação por postos de Spearman mede a força de uma relação monotônica entre duas variáveis ordenadas ou ordinais.

Resposta

A · Rho de Spearman
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Mostram o tamanho de um efeito, independentemente do tamanho da amostra

Porque é esta a resposta

Com amostras grandes, efeitos minúsculos podem ser significativos. Tamanhos de efeito expressam a magnitude de uma diferença, p. ex. d = 0,2 pequeno, 0,5 médio, 0,8 grande.

Resposta

B · Mostram o tamanho de um efeito, independentemente do tamanho da amostra
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 11,95

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 = 225/7 = 32,14

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−13,14)² + 2,857² + (−8,143)² + 18,86² + 5,857² + (−13,14)² + 6,857² = 856,9

Desvio-padrão

s = √(856,9/6) = 11,95

Resposta

s = 11,95
4.Estatística descritiva

Resposta: z = −1,2

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 = (45,6 − 60)/12 = −1,2

Resposta

z = −1,2
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,2727

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 = 6/11 · 5/10 = 30/110 = 0,2727

Resposta

P = 0,2727
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,8503

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) = 0,97 = 0,4783
P(X = 1) = 7·0,1·0,96 = 0,372

Some

P = 0,4783 + 0,372 = 0,8503

Resposta

P = 0,8503
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,925

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 = (22,4 − 32)/6 = −1,6
z₂ = (44,3 − 32)/6 = 2,05

Área entre os valores

P = Φ(2,05) − Φ(−1,6) = 0,9798 − 0,0548 = 0,925

Resposta

P = 0,925
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,7611

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 = 25,02 − 25 = 0,02 mm, σ = 0,02828 mm

Padronizar

z = (0 − 0,02)/0,02828 = −0,71

Probabilidades

P = 1 − Φ(−0,71) = 0,7611

Resposta

P = 0,7611
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 9,22 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 = 6, t = 1,943

Margem de erro

E = 1,943·6,7/√7 = 4,92

Intervalo

4,3 ± 4,92 → [−0,6204, 9,22]

Resposta

limite superior = 9,22 mmHg
10.Intervalos de confiança

Resposta: σ = 2,285 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 = 29·1,7² = 83,81

Limites para σ²

83,81/45,722 = 1,833
83,81/16,047 = 5,223

Limite para σ

σ = √5,223 = 2,285 µm

Resposta

σ = 2,285 µm

Intervalo de 95% para σ: [1,354, 2,285] µm.

11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −0,9

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).

Erro-padrão

SE = 20/√25 = 20/5 = 4

Estatística de teste

t = (46,4 − 50)/4 = −0,9

Resposta

t = −0,9
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: n = 213

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 = ((2,326 + 1,645)·11/3)² = 212

Arredondar para cima

n = 213

Resposta

n = 213
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,989

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 = 336/5 = 67,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 73
Syy = Σ(y − ȳ)² = 538,8

Coeficiente de determinação

r² = 73²/(10·538,8) = 0,989

Resposta

r² = 0,989

Cerca de 98,9% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 4,9

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 = 35/5 = 7
ȳ = 304/5 = 60,8

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 204

Reta de regressão

b = 204/40 = 5,1
a = 60,8 − 5,1·7 = 25,1
ŷ = 25,1 + 5,1·x

Valor previsto

ŷ = 25,1 + 5,1·10 = 76,1

Resíduo

e = 81 − 76,1 = 4,9

Resposta

e = 4,9

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 30,74

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.

Frequência esperada

E = 63·61/125 = 30,74

Resposta

E = 30,74
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 = 7 − 1 − 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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