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

Num desenho de medidas repetidas, efeitos de ordem podem ser controlados por:

  1. AProcedimentos simples-cego
  2. BContrabalanceamento
  3. CAmostragem aleatória
  4. DApenas uma amostra maior
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Uma ANOVA de um fator comparando quatro grupos é significativa. O que o pesquisador deve fazer em seguida para descobrir quais grupos diferem?

  1. AFazer testes post hoc, como o HSD de Tukey
  2. BFazer um teste qui-quadrado com as médias
  3. CRelatar o resultado como uma correlação
  4. DConcluir que os quatro grupos diferem todos entre si
3.Estatística descritivaMédia
15202530354045505560

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 18, 50, 12, 60, 40, 40, 50.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 60 e desvio-padrão 5. Que proporção P dos valores está abaixo de 67,5?

μ = 60σ = 5x = 67,5
P =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 5azuis: 9

Um saco tem 5 bolas vermelhas e 9 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

5 / 9
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 8, p = 0,2: P(X ≤ 1) = ?k012345678

Testam-se 8 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,2, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 8p = 0,2
P =
7.Distribuição normalMédia
200 mm200,8 mmX + Y?

X é normal com média 120 mm e desvio padrão 0,3 mm; Y é independente e normal com média 80 mm e desvio padrão 0,4 mm. Encontre a probabilidade P de X + Y ser maior que 200,8 mm. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 120, σX = 0,3μY = 80, σY = 0,4X + Y > 200,8 mm
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 32x = ?75%

As durações de entregas seguem uma distribuição normal com média 32 min e desvio-padrão 6 min. Calcule o valor x abaixo do qual estão 75% delas (o percentil 75).

μ = 32σ = 6P = 75%
x = min
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 16, s = 15LUx̄ = 37,5E = ?90%

Uma amostra de 16 itens tem média 37,5 e desvio-padrão s = 15. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 90% para a média.

n = 16x̄ = 37,5s = 1590%t(15) = 1,753
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 37, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 295%

O desvio-padrão da população é 37. 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 2?

σ = 37E = 295%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −1,9901,99

Uma amostra de 81 estudantes tem nota média 48,04 e desvio-padrão amostral 8. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 50.

μ₀ = 50x̄ = 48,04s = 8n = 81
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
−1,961,96z = ?

Em um ensaio, 78 de 120 pacientes com o tratamento A se recuperam, e 213 de 300 pacientes com o tratamento B. Usando a proporção combinada, encontre a estatística de teste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 78n₁ = 120x₂ = 213n₂ = 300
z =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy124220319418518xy2418202224

A tabela dá 5 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 5Σx = 15Σy = 99Σx² = 55Σy² = 1985Σxy = 283
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy155360577784910111113xy5106080100x = 10

A tabela dá 6 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Preveja ŷ para x = 10.

n = 6x = 10
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes13121641funcionários24101246Total37222887

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

total da linha = 41total da coluna = 28N = 87
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil

Um teste qui-quadrado de aderência compara frequências observadas em 5 categorias com proporções esperadas totalmente especificadas (nenhum parâmetro é estimado a partir dos dados). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

k = 5
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Contrabalanceamento

Porque é esta a resposta

O contrabalanceamento distribui igualmente os efeitos de prática e fadiga entre as condições.

Resposta

B · Contrabalanceamento
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Fazer testes post hoc, como o HSD de Tukey

Porque é esta a resposta

Um F significativo mostra que nem todas as médias são iguais. Testes post hoc ou contrastes planejados identificam quais pares diferem, controlando a taxa de erro.

Resposta

A · Fazer testes post hoc, como o HSD de Tukey
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 17,58

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 = 270/7 = 38,57

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−20,57)² + 11,43² + (−26,57)² + 21,43² + 1,429² + 1,429² + 11,43² = 1854

Desvio-padrão

s = √(1854/6) = 17,58

Resposta

s = 17,58
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,9332

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 = 1,5

Tabela da normal padrão

Φ(1,5) = 0,9332
P = 0,9332

Resposta

P = 0,9332
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,1099

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 = 5/14 · 4/13 = 20/182 = 0,1099

Resposta

P = 0,1099
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,5033

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) = 0,88 = 0,1678
P(X = 1) = 8·0,2·0,87 = 0,3355

Some

P = 0,1678 + 0,3355 = 0,5033

Resposta

P = 0,5033
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,0548

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 soma

μ = 200 mm, σ = √(0,3² + 0,4²) = 0,5 mm

Padronizar

z = (200,8 − 200)/0,5 = 1,6

Cauda superior

P = 1 − Φ(1,6) = 1 − 0,9452 = 0,0548

Resposta

P = 0,0548
8.Distribuição normal

Resposta: x = 36,05 min

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 = 32 + 0,6745·6 = 36,05 min

Resposta

x = 36,05 min
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 6,574

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 = 15, t = 1,753

Margem de erro

E = 1,753·15/√16 = 6,574

Resposta

E = 6,574
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 1315

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 = (1,96·37/2)² = 1315

Arredondar para cima

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

n = 1315

Resposta

n = 1315
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −2,205

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 = 8/√81 = 8/9 = 0,8889

Estatística de teste

t = (48,04 − 50)/0,8889 = −2,205

Resposta

t = −2,205
t0,025; df = 80 = 1,99

|t| > 1,99, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = −1,204

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 = 78/120 = 0,65
p̂₂ = 213/300 = 0,71
p̂ = 291/420 = 0,6929

Erro-padrão sob H₀

SE = √(0,6929·0,3071·(1/120 + 1/300)) = 0,04983

Estatística de teste

z = (0,65 − 0,71)/0,04983 = −1,204

Resposta

z = −1,204

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

13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = −0,889

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 = 283 − 15·99/5 = −14
Sxx = 55 − 15²/5 = 10
Syy = 1985 − 99²/5 = 24,8

Coeficiente de correlação

r = −14/√(10·24,8) = −0,889

Resposta

r = −0,889
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 105,7

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 = 36/6 = 6
ȳ = 490/6 = 81,67

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 420

Reta de regressão

b = 420/70 = 6
a = 81,67 − 6·6 = 45,67
ŷ = 45,67 + 6·x

Previsão

ŷ = 45,67 + 6·10 = 105,7

Resposta

ŷ = 105,7
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 13,2

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 = 41·28/87 = 13,2

Resposta

E = 13,2
16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 4

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 = 5 − 1 = 4

Resposta

df = 4

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