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 compara a agressividade de crianças antes e depois da chegada da televisão a uma cidade remota. O pesquisador não controlou a chegada da televisão. Isso é um:

  1. ALevantamento correlacional sobre o hábito de ver televisão
  2. BExperimento natural
  3. CExperimento de laboratório
  4. DExperimento de campo
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador descobre que as vendas de sorvete e as mortes por afogamento têm correlação positiva. Qual explicação é mais plausível?

  1. AA correlação tem de ser um erro de cálculo
  2. BO tempo quente aumenta tanto as vendas de sorvete quanto a natação
  3. COs afogamentos aumentam as vendas de sorvete
  4. DO sorvete causa afogamento
3.Estatística descritivaMédia
1520253035

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 36, 25, 11, 32, 34.

n = 5
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 100 e desvio-padrão 12. Calcule a pontuação z z de uma nota de 82.

μ = 100σ = 12x = 82
z =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,210,0520,330,340,15μ = 2,15

Para a distribuição mostrada, encontre o desvio padrão σ de X.

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,2, 0,05, 0,3, 0,3, 0,15
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)00,210,320,1530,1540,2μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 2X + 20. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,2, 0,3, 0,15, 0,15, 0,2Y = 2X + 20
σY =
7.Distribuição normalMédia
320 g323,4 gT = X₁ + … + X₈?

As massas de parafusos são independentes e normais com média 40 g e desvio padrão 1,2 g. Encontre a probabilidade P de a massa total de 8 deles ficar abaixo de 323,4 g. Arredonde z para duas casas decimais.

μ = 40 gσ = 1,2 gn = 8< 323.4 g
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 − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E90%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 100 celulares, média 71 h, desvio-padrão conhecido 20 h. Modelo 2: 40 celulares, média 60 h, desvio-padrão conhecido 8 h. Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 90% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 100x̄₁ = 71 hσ₁ = 20 hn₂ = 40x̄₂ = 60 hσ₂ = 8 h90%
limite superior = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 29, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 595%

O desvio-padrão da população é 29. 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 5?

σ = 29E = 595%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,06402,064

Uma amostra de 25 estudantes tem nota média 124,8 e desvio-padrão amostral 20. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 120.

μ₀ = 120x̄ = 124,8s = 20n = 25
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −2,57602,576

Uma amostra de 100 medições tem média 202,3. O desvio-padrão da população é 10. Calcule o limite superior U do intervalo de confiança a 99 % para a média.

x̄ = 202,3σ = 10n = 10099%
U =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy1762207423932610629116xy2025306080100120

A tabela dá 5 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy2564646688791091xy5106080x = 3

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. Preveja ŷ para x = 3.

n = 5x = 3
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano247224120rural1293960Total368163180

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
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 compara frequências observadas em 9 categorias com proporções esperadas totalmente especificadas (nenhum parâmetro é estimado a partir dos dados). Usando a tabela, encontre o valor crítico χ²crit ao nível de significância α = 0,01.

α = 0,01
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Experimento natural

Porque é esta a resposta

Em um experimento natural, a VI varia por causa de eventos fora do controle do pesquisador. A validade ecológica é alta, mas a distribuição aleatória não é possível.

Resposta

B · Experimento natural
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · O tempo quente aumenta tanto as vendas de sorvete quanto a natação

Porque é esta a resposta

Uma terceira variável, a temperatura, causa as duas. Isso ilustra por que a correlação sozinha não pode mostrar causalidade.

Resposta

B · O tempo quente aumenta tanto as vendas de sorvete quanto a natação
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 10,16

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 = 138/5 = 27,6

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 8,4² + (−2,6)² + (−16,6)² + 4,4² + 6,4² = 413,2

Desvio-padrão

s = √(413,2/4) = 10,16

Resposta

s = 10,16
4.Estatística descritiva

Resposta: z = −1,5

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 = (82 − 100)/12 = −1,5

Resposta

z = −1,5
5.Probabilidades

Resposta: σ = 1,314

Variáveis aleatórias discretas: uma distribuição de probabilidade lista cada valor x que uma variável pode assumir com sua probabilidade p(x); as probabilidades ficam entre 0 e 1 e somam 1. O valor esperado (média) é E(X) = Σx·p(x), a média de longo prazo. A variância é Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², e o desvio padrão é σ = √Var(X). Para uma mudança linear Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) e σY = |a|·σX; somar uma constante não muda a dispersão.

Média

μ = 0·0,2 + 1·0,05 + 2·0,3 + 3·0,3 + 4·0,15 = 2,15

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,2 + 1·0,05 + 4·0,3 + 9·0,3 + 16·0,15 = 6,35

Variância

Var(X) = 6,35 − 2,15² = 1,728
σ = √1,728 = 1,314

Resposta

σ = 1,314
6.Probabilidades

Resposta: σY = 2,848

Variáveis aleatórias discretas: uma distribuição de probabilidade lista cada valor x que uma variável pode assumir com sua probabilidade p(x); as probabilidades ficam entre 0 e 1 e somam 1. O valor esperado (média) é E(X) = Σx·p(x), a média de longo prazo. A variância é Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², e o desvio padrão é σ = √Var(X). Para uma mudança linear Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) e σY = |a|·σX; somar uma constante não muda a dispersão.

Dispersão de X

μ = 1,85, Var(X) = 2,028, σX = 1,424

Mudança linear

σY = |2|·1,424 = 2,848

Resposta

σY = 2,848

A média de fato se desloca: E(Y) = 2·1,85 + 20 = 23,7.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8413

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 do total

μT = 320 g, σT = 1,2·√8 = 3,394 g

Padronizar

z = (323,4 − 320)/3,394 = 1

Probabilidades

P = Φ(1) = 0,8413

Resposta

P = 0,8413
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 superior = 14,89 h

Intervalo para uma diferença: estimativa ± valor crítico × erro-padrão. Para duas médias independentes com σ conhecido: SE = √(σ₁²/n₁ + σ₂²/n₂) e z. Com variâncias iguais desconhecidas: s_p combinado e t com n₁ + n₂ − 2 graus de liberdade. Para dados pareados, trabalhe com as diferenças: d̄ ± t·s_d/√n.

Estimativa pontual

x̄₁ − x̄₂ = 71 − 60 = 11

Erro-padrão

SE = √(20²/100 + 8²/40) = 2,366

Margem de erro

E = 1,645·2,366 = 3,893

Intervalo

11 ± 3,893 → [7,107, 14,89]

Resposta

limite superior = 14,89 h

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

10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 130

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 = (1,96·29/5)² = 129,2

Arredondar para cima

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

n = 130

Resposta

n = 130
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 1,2

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 = (124,8 − 120)/4 = 1,2

Resposta

t = 1,2
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: U = 204,9

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).

Margem de erro

E = 2,576·10/√100 = 2,576

Limite do intervalo

U = 202,3 + 2,576 = 204,9

Resposta

U = 204,9
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9947

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 = 115/5 = 23
ȳ = 451/5 = 90,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 420
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1981

Coeficiente de correlação

r = 420/√(90·1981) = 0,9947

Resposta

r = 0,9947
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 58,85

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 = 30/5 = 6
ȳ = 358/5 = 71,6

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 170

Reta de regressão

b = 170/40 = 4,25
a = 71,6 − 4,25·6 = 46,1
ŷ = 46,1 + 4,25·x

Previsão

ŷ = 46,1 + 4,25·3 = 58,85

Resposta

ŷ = 58,85
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 41,14

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

urbano: 120·36/180 = 24, 120·81/180 = 54, 120·63/180 = 42
rural: 60·36/180 = 12, 60·81/180 = 27, 60·63/180 = 21

Estatística qui-quadrado

χ² = (24 − 24)²/24 + (72 − 54)²/54 + (24 − 42)²/42 + (12 − 12)²/12 + (9 − 27)²/27 + (39 − 21)²/21
χ² = 41,14

Resposta

χ² = 41,14

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 20,09

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 = 9 − 1 = 8

Tabela

χ²crit(df = 8, α = 0,01) = 20,090

Resposta

χ²crit = 20,090

Rejeite H₀ se o χ² calculado for maior que este valor.

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