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 é adequado para comparar as médias de dois grupos independentes com dados intervalares aproximadamente normais?

  1. ATeste de postos sinalizados de Wilcoxon
  2. BCorrelação de Pearson
  3. CTeste qui-quadrado
  4. DTeste t para amostras independentes
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador quer testar se um novo método de ensino causa notas melhores, mas não pode distribuir os estudantes aleatoriamente. Qual desenho dá a evidência causal mais forte nessa situação?

  1. AMedir só a turma que usa o novo método, depois do ensino
  2. BCorrelacionar as notas com o quanto os estudantes gostam do professor
  3. CPerguntar aos estudantes se acham que o método funcionou
  4. DComparar turmas emparelhadas medidas antes e depois, com um grupo de comparação
3.Estatística descritivaMédia
1015202530354045505560

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 47, 35, 29, 10, 56, 60.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 60 e desvio-padrão 20. Que proporção P dos valores está abaixo de 36?

μ = 60σ = 20x = 36
P =
5.ProbabilidadesMédia
n = 8k = 4N = ?

De quantas maneiras N se pode escolher uma comissão de 4 pessoas num grupo de 8? A ordem não interessa.

n = 8k = 4
N =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 9, p = 0,3: P(X = 4) = ?k0123456789

Um teste tem 9 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,3, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 4?

n = 9p = 0,3k = 4
P =
7.Distribuição normalMédia
30,543,1P = ?

As durações de entregas seguem uma distribuição normal com média 32 min e desvio-padrão 6 min. Que fração está entre 30,5 e 43,1 min? Dê P em forma decimal.

μ = 32σ = 6x1 = 30,5x2 = 43,1
P =
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
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E95%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 100 celulares, média 131,5 h, desvio-padrão conhecido 14 h. Modelo 2: 50 celulares, média 141 h, desvio-padrão conhecido 6 h. Encontre o limite inferior do intervalo de confiança de 95% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 100x̄₁ = 131,5 hσ₁ = 14 hn₂ = 50x̄₂ = 141 hσ₂ = 6 h95%
limite inferior = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 32, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 290%

O desvio-padrão da população é 32. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 90% para a média tenha margem de erro de no máximo 2?

σ = 32E = 290%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
2,4p = ?

Afirma-se que a média de uma população é 80; o desvio-padrão da população é conhecido e vale 4. Uma amostra aleatória de 64 observações tem média 81,2. Teste H₀: μ = 80 contra H₁: μ > 80. Encontre o valor p p.

μ₀ = 80σ = 4n = 64x̄ = 81,2H₁: μ > μ₀
p =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 1,5α = 0,05βσ = 8, poder 90%, n = ?

Um teste z unilateral com α = 0,05 deve detectar um deslocamento da média de 1,5 unidades com poder de 90%. O desvio-padrão é 8. Encontre o tamanho mínimo da amostra n.

α = 0,05poder = 90%δ = 1,5σ = 8zα = 1,645zβ = 1,282
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy154118612161247827913090xy15202530406080

A tabela dá 6 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 6
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy253354457561667xy246556065x = 4,5

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 (4,5, 64). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(4,5, 64)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno30204191turno noturno23354199Total535582190

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

total da linha = 91total da coluna = 55N = 190
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil
simnãoTotallinha 1301040linha 2423880linha 3483280Total12080200dfα = 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 = 0,05 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 = 2003 × 2α = 0,05
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Teste t para amostras independentes

Porque é esta a resposta

O teste t para amostras independentes compara duas médias de grupo. O qui-quadrado é para frequências; o Wilcoxon, para amostras relacionadas com dados não paramétricos.

Resposta

D · Teste t para amostras independentes
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Comparar turmas emparelhadas medidas antes e depois, com um grupo de comparação

Porque é esta a resposta

Um desenho pré-teste/pós-teste com grupos não equivalentes controla as diferenças iniciais e a mudança ao longo do tempo, embora seja mais fraco que um experimento randomizado.

Resposta

D · Comparar turmas emparelhadas medidas antes e depois, com um grupo de comparação
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 18,71

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 = 237/6 = 39,5

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 7,5² + (−4,5)² + (−10,5)² + (−29,5)² + 16,5² + 20,5² = 1750

Desvio-padrão

s = √(1750/5) = 18,71

Resposta

s = 18,71
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,1151

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 = −1,2

Tabela da normal padrão

Φ(−1,2) = 0,1151
P = 0,1151

Resposta

P = 0,1151
5.Probabilidades

Resposta: N = 70

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.

Combinações

C(8, 4) = (8·7·6·5)/(4·3·2·1) = 70

Resposta

N = 70
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,1715

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 = 4) = 126·0,34·0,75 = 126·0,0081·0,1681 = 0,1715

Resposta

P = 0,1715
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,5665

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 = (30,5 − 32)/6 = −0,25
z₂ = (43,1 − 32)/6 = 1,85

Área entre os valores

P = Φ(1,85) − Φ(−0,25) = 0,9678 − 0,4013 = 0,5665

Resposta

P = 0,5665
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 inferior = −12,71 h

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.

Estimativa pontual

x̄₁ − x̄₂ = 131,5 − 141 = −9,5

Erro-padrão

SE = √(14²/100 + 6²/50) = 1,637

Margem de erro

E = 1,96·1,637 = 3,209

Intervalo

−9,5 ± 3,209 → [−12,71, −6,291]

Resposta

limite inferior = −12,71 h

O intervalo não contém 0, então as médias diferem significativamente.

10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 693

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 = (1,645·32/2)² = 692,7

Arredondar para cima

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

n = 693

Resposta

n = 693
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: p = 0,008198

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 = 4/√64 = 0,5
z = (81,2 − 80)/0,5 = 2,4

Área da cauda

Φ(2,4) = 0,9918
1 − Φ(2,4) = 0,0082

Valor p

p = 0,008198

Resposta

p = 0,008198

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

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 244

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 + 1,282)·8/1,5)² = 243,7

Arredondar para cima

n = 244

Resposta

n = 244
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9633

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 = 135/6 = 22,5
ȳ = 422/6 = 70,33

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 528
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1907

Coeficiente de correlação

r = 528/√(157,5·1907) = 0,9633

Resposta

r = 0,9633
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 3,85

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 = 20/5 = 4
ȳ = 292/5 = 58,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 35

Reta de regressão

b = 35/10 = 3,5
a = 58,4 − 3,5·4 = 44,4
ŷ = 44,4 + 3,5·x

Valor previsto

ŷ = 44,4 + 3,5·4,5 = 60,15

Resíduo

e = 64 − 60,15 = 3,85

Resposta

e = 3,85

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 26,34

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 = 91·55/190 = 26,34

Resposta

E = 26,34
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 5,625

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

linha 1: 24, 16
linha 2: 48, 32
linha 3: 48, 32

Estatística qui-quadrado

χ² = (30 − 24)²/24 + (10 − 16)²/16 + (42 − 48)²/48 + (38 − 32)²/32 + (48 − 48)²/48 + (32 − 32)²/32
χ² = 5,625

Decisão

df = 2, χ²crit = 5,991
5,625 < 5,991

Resposta

χ² = 5,625

χ² está abaixo do valor crítico, então H₀ não é rejeitada: não há evidência significativa de relação.

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