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

Na pesquisa observacional, a amostragem por eventos significa:

  1. ARegistrar o comportamento só em intervalos de tempo fixos
  2. BRegistrar só os eventos que os participantes relatam
  3. CRegistrar cada vez que um comportamento especificado ocorre
  4. DEscolher os participantes ao acaso
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um departamento de psicologia recruta participantes só de disciplinas introdutórias de psicologia. Os críticos dizem que as amostras são "WEIRD". A que isso se refere?

  1. AAmostras com comportamento incomumente estranho
  2. BAmostras ocidentais, escolarizadas, industrializadas, ricas e democráticas, que podem não se generalizar
  3. CAmostras que desistem cedo dos estudos
  4. DAmostras recrutadas com métodos aleatórios ponderados
3.Estatística descritivaMédia
15202530354045505560

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 33, 56, 60, 12, 24, 49, 35.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 40. Que proporção P dos valores está acima de 540?

μ = 500σ = 40x = 540
P =
5.ProbabilidadesMédia
n = 15k = 3N = ?

De quantas maneiras N se pode escolher uma comissão de 3 pessoas num grupo de 15? A ordem não interessa.

n = 15k = 3
N =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 9, p = 0,6: P(X ≤ 1) = ?k0123456789

Testam-se 9 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,6, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 9p = 0,6
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
10 cm0X − Y?

As alturas X dos homens e Y das mulheres de um grupo são independentes e normais: X tem média 180 cm e desvio padrão 10 cm, Y tem média 170 cm e desvio padrão 12 cm. Encontre a probabilidade P de X ser maior que Y. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 180 cm, σX = 10 cmμY = 170 cm, σY = 12 cm
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
x̄E₁ = 9,690%, n = 64x̄E₂ = ?95%, n = 64

Um intervalo de confiança de 90% para uma média, baseado em 64 observações e σ conhecido, tem margem de erro de 9,6. Qual é a margem de erro E₂ de um intervalo de 95% com os mesmos dados?

90%n₁ = 64E₁ = 9,695%
E₂ =
10.Intervalos de confiançaDifícil
p ≈ 0,6, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0295%

Um estudo piloto sugere que cerca de 0,6 dos produtos são defeituosos. Quantos produtos n devem ser inspecionados para que um intervalo de confiança de 95% para a proporção tenha margem de erro de no máximo 0,02?

p ≈ 0,6E = 0,0295%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,0302,03

Uma amostra de 36 estudantes tem nota média 57 e desvio-padrão amostral 20. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 50.

μ₀ = 50x̄ = 57s = 20n = 36
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
μ₀x̄c

Um teste z unilateral de H₀: μ = 50 contra H₁: μ < 50 é feito com α = 0.01 e uma amostra de 36; o desvio-padrão é conhecido e vale 12. Na realidade a média é 44.4. Encontre o poder 1 − β do teste em porcentagem.

μ₀ = 50μ = 44,4σ = 12n = 36α = 0,01
1 − β = %
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy126221320420520615xy246152025

A tabela dá 6 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 = 6Σx = 21Σy = 122Σx² = 91Σy² = 2542Σxy = 398
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy121222316415513xy241520x = 4,5

A tabela dá 5 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (4,5, 12). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(4,5, 12)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno9222960turno noturno185052120Total277281180

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 = 1802 × 3
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 2 linhas e 4 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

2 × 4
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Registrar cada vez que um comportamento especificado ocorre

Porque é esta a resposta

A amostragem por eventos conta cada ocorrência dos comportamentos-alvo. A amostragem por tempo registra o que acontece em intervalos definidos, como a cada 30 segundos.

Resposta

C · Registrar cada vez que um comportamento especificado ocorre
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Amostras ocidentais, escolarizadas, industrializadas, ricas e democráticas, que podem não se generalizar

Porque é esta a resposta

Henrich e colaboradores observaram que a maioria dos participantes de psicologia vem de sociedades WEIRD (Western, Educated, Industrialised, Rich, Democratic), que não representam a humanidade, o que ameaça a validade populacional.

Resposta

B · Amostras ocidentais, escolarizadas, industrializadas, ricas e democráticas, que podem não se generalizar
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 17,48

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 = 269/7 = 38,43

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−5,429)² + 17,57² + 21,57² + (−26,43)² + (−14,43)² + 10,57² + (−3,429)² = 1834

Desvio-padrão

s = √(1834/6) = 17,48

Resposta

s = 17,48
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,1587

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

Tabela da normal padrão

Φ(1) = 0,8413
P = 1 − 0,8413 = 0,1587

Resposta

P = 0,1587
5.Probabilidades

Resposta: N = 455

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(15, 3) = (15·14·13)/(3·2·1) = 455

Resposta

N = 455
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,003801

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) = 0,49 = 0,0002621
P(X = 1) = 9·0,6·0,48 = 0,003539

Some

P = 0,0002621 + 0,003539 = 0,003801

Resposta

P = 0,003801
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: P = 0,7389

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 = 180 − 170 = 10 cm, σ = 15,62 cm

Padronizar

z = (0 − 10)/15,62 = −0,64

Probabilidades

P = 1 − Φ(−0,64) = 0,7389

Resposta

P = 0,7389
9.Intervalos de confiança

Resposta: E₂ = 11,44

Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.

Razão das margens

E₂/E₁ = (1,96/1,645)·√(64/64) = 1,191

Nova margem

E₂ = 9,6·1,191 = 11,44

Resposta

E₂ = 11,44
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 2305

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.

Resolver em ordem a n

n = 1,96²·0,6·0,4/0,02² = 2305

Arredondar para cima

n = 2305

Resposta

n = 2305
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 2,1

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/√36 = 20/6 = 3,333

Estatística de teste

t = (57 − 50)/3,333 = 2,1

Resposta

t = 2,1
t0,025; df = 35 = 2,03

|t| > 2,03, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: 1 − β = 68,23 %

Poder de um teste: poder = 1 − β é a probabilidade de rejeitar H₀ quando ela é falsa. Encontre o limite x̄c a partir de μ₀ e z_α, depois calcule a probabilidade de cair além de x̄c usando a média verdadeira: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

Média amostral crítica

SE = 12/√36 = 2
x̄c = 50 − 2,326·2 = 45,35

z sob a média verdadeira

z = (45,35 − 44,4)/2 = 0,474

Potência

poder = P(Z < 0.474) = 68.23%
1 − β = 68,23%

Resposta

1 − β = 68,23%
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = −0,8852

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 = 398 − 21·122/6 = −29
Sxx = 91 − 21²/6 = 17,5
Syy = 2542 − 122²/6 = 61,33

Coeficiente de correlação

r = −29/√(17,5·61,33) = −0,8852

Resposta

r = −0,8852
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −1,95

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 = 15/5 = 3
ȳ = 87/5 = 17,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −23

Reta de regressão

b = −23/10 = −2,3
a = 17,4 − (−2,3)·3 = 24,3
ŷ = 24,3 − 2,3·x

Valor previsto

ŷ = 24,3 + (−2,3)·4,5 = 13,95

Resíduo

e = 12 − 13,95 = −1,95

Resposta

e = −1,95

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 0,4722

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

turno diurno: 60·27/180 = 9, 60·72/180 = 24, 60·81/180 = 27
turno noturno: 120·27/180 = 18, 120·72/180 = 48, 120·81/180 = 54

Estatística qui-quadrado

χ² = (9 − 9)²/9 + (22 − 24)²/24 + (29 − 27)²/27 + (18 − 18)²/18 + (50 − 48)²/48 + (52 − 54)²/54
χ² = 0,4722

Resposta

χ² = 0,4722

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 3

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 = (2 − 1)·(4 − 1) = 3

Resposta

df = 3

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