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 pesquisador envia um questionário a todos os estudantes e depois pede aos respondentes que recrutem amigos que também usam um raro aplicativo de sono. Que método de amostragem é usado na segunda etapa?

  1. AAmostragem estratificada
  2. BAmostragem aleatória
  3. CAmostragem bola de neve
  4. DAmostragem sistemática
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. AConcluir que os quatro grupos diferem todos entre si
  2. BFazer um teste qui-quadrado com as médias
  3. CFazer testes post hoc, como o HSD de Tukey
  4. DRelatar o resultado como uma correlação
3.Estatística descritivaMédia
2025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 58, 51, 33, 30, 18, 42.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 70 e desvio-padrão 8. Que proporção P dos valores está acima de 74,8?

μ = 70σ = 8x = 74,8
P =
5.ProbabilidadesMédia
P(pelo menos um seis) = ??1?2?3?4?5?6?7?8P(seis) = 1/6 em cada lançamento

Lança-se um dado equilibrado 8 vezes. Qual é a probabilidade P de sair pelo menos um seis?

n = 8
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 8, p = 0,4: P(X = 1) = ?k012345678

Um teste tem 8 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,4, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 1?

n = 8p = 0,4k = 1
P =
7.Distribuição normalMédia
436520P = ?

As durações de baterias seguem uma distribuição normal com média 500 h e desvio-padrão 40 h. Que fração está entre 436 e 520 h? Dê P em forma decimal.

μ = 500σ = 40x1 = 436x2 = 520
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 65x = ?80%

As notas de prova seguem uma distribuição normal com média 65 pontos e desvio-padrão 10 pontos. Calcule o valor x abaixo do qual estão 80% delas (o percentil 80).

μ = 65σ = 10P = 80%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 13, sd​ = 2,30LU = ?d̄ = −6,5E90%

A pressão arterial de 13 pacientes é medida antes e depois de um tratamento. As diferenças d = antes − depois (mmHg) têm média −6,5 e desvio-padrão 2,3. Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 90% para a diferença média.

n = 13d̄ = −6,5sd = 2,390%t(12) = 1,782
limite superior = mmHg
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 4, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,595%

O desvio-padrão da população é 4. 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 0,5?

σ = 4E = 0,595%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,1452,145t = ?df = 14

15 funcionários fazem um teste de digitação antes e depois de um curso de treinamento. Para cada pessoa é registrada a diferença d = depois − antes (palavras por minuto). A diferença média é 0,53 e o desvio-padrão das diferenças é 1,2. Encontre a estatística do teste pareado t para H₀: μd = 0.

n = 15d̄ = 0,53sd = 1,2
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −2,57602,576

Uma amostra de 81 medições tem média 74,4. O desvio-padrão da população é 8. Calcule o limite superior U do intervalo de confiança a 99 % para a média.

x̄ = 74,4σ = 8n = 8199%
U =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy125225322417517xy242025

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 = 106Σx² = 55Σy² = 2312Σxy = 294
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy164719672279259928106xy20256080100x = 17,5

A tabela dá 5 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Preveja ŷ para x = 17,5.

n = 5x = 17,5
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes409857funcionários9134264Total492250121

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

total da linha = 57total da coluna = 49N = 121
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil

Um teste qui-quadrado de aderência compara frequências observadas em 7 categorias com proporções esperadas totalmente especificadas (nenhum parâmetro é estimado a partir dos dados). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

k = 7
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Amostragem bola de neve

Porque é esta a resposta

A amostragem bola de neve é útil para grupos de difícil acesso, mas a amostra tende a compartilhar características e não é representativa.

Resposta

C · Amostragem bola de neve
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · 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

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

Resposta: s = 14,64

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 = 232/6 = 38,67

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 19,33² + 12,33² + (−5,667)² + (−8,667)² + (−20,67)² + 3,333² = 1071

Desvio-padrão

s = √(1071/5) = 14,64

Resposta

s = 14,64
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,2743

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 = 0,6

Tabela da normal padrão

Φ(0,6) = 0,7257
P = 1 − 0,7257 = 0,2743

Resposta

P = 0,2743
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,7674

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)8 = 0,2326
P = 1 − 0,2326 = 0,7674

Resposta

P = 0,7674
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,08958

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) = 8·0,41·0,67 = 8·0,4·0,02799 = 0,08958

Resposta

P = 0,08958
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,6367

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 = (436 − 500)/40 = −1,6
z₂ = (520 − 500)/40 = 0,5

Área entre os valores

P = Φ(0,5) − Φ(−1,6) = 0,6915 − 0,0548 = 0,6367

Resposta

P = 0,6367
8.Distribuição normal

Resposta: x = 73,42 pontos

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) = 0,8 → z = 0,8416

De volta a x

x = 65 + 0,8416·10 = 73,42 pontos

Resposta

x = 73,42 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = −5,363 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 = 12, t = 1,782

Margem de erro

E = 1,782·2,3/√13 = 1,137

Intervalo

−6,5 ± 1,137 → [−7,637, −5,363]

Resposta

limite superior = −5,363 mmHg
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 246

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 = (1,96·4/0,5)² = 245,9

Arredondar para cima

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

n = 246

Resposta

n = 246
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 1,711

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

Erro-padrão da diferença média

SE = 1,2/√15 = 0,3098

Estatística de teste

t = 0,53/0,3098 = 1,711

Resposta

t = 1,711

Com gl = 14, o valor crítico bilateral a 5% é 2,145; |t| é menor, então H₀ não é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: U = 76,69

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 = 2,576·8/√81 = 2,29

Limite do intervalo

U = 74,4 + 2,29 = 76,69

Resposta

U = 76,69
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = −0,9428

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 = 294 − 15·106/5 = −24
Sxx = 55 − 15²/5 = 10
Syy = 2312 − 106²/5 = 64,8

Coeficiente de correlação

r = −24/√(10·64,8) = −0,9428

Resposta

r = −0,9428
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 57,1

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 = 398/5 = 79,6

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 450

Reta de regressão

b = 450/90 = 5
a = 79,6 − 5·22 = −30,4
ŷ = −30,4 + 5·x

Previsão

ŷ = −30,4 + 5·17,5 = 57,1

Resposta

ŷ = 57,1
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 23,08

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 = 57·49/121 = 23,08

Resposta

E = 23,08
16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 6

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 = 6

Resposta

df = 6

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