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.

Novos exercíciosVoltar à disciplina

Na janela de impressão, escolha “Salvar como PDF” para guardar uma cópia no seu dispositivo.

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

O erro padrão da média fica menor quando:

  1. AA variável é medida em nível ordinal
  2. BO tamanho da amostra diminui
  3. CO tamanho da amostra aumenta
  4. DA média aumenta
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Na teoria fundamentada (grounded theory), a coleta de dados continua até:

  1. AConfirmar a hipótese original
  2. BEntrevistar pelo menos 1,000 participantes
  3. CObter um valor p abaixo de 0,05
  4. DAtingir a saturação teórica, quando novos dados não acrescentam novas categorias
3.Estatística descritivaMédia
202530354045505560

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 38, 43, 60, 16, 19.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 100 e desvio-padrão 5. Calcule a pontuação z z de uma nota de 105.

μ = 100σ = 5x = 105
z =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,3520,240,160,35μ = 2,9

Para a distribuição mostrada, encontre a variância Var(X) de X.

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0,35, 0,2, 0,1, 0,35
Var(X) =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)00,320,3540,360,05μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 3X + 4. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0,3, 0,35, 0,3, 0,05Y = 3X + 4
σY =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z e z = 0,8664

Arraste z para que a área sombreada entre −z e z sob a curva normal padrão seja 0,8664. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,8664
z =
8.Distribuição normalDifícil
0,02 mm0D − d?

Os diâmetros D dos furos são normais com média 25,02 mm e desvio padrão 0,01 mm. Os diâmetros d dos eixos são independentes e normais com média 25 mm e desvio padrão 0,01 mm. Um eixo escolhido ao acaso encaixa quando D − d > 0. Encontre a probabilidade P de ele encaixar. Arredonde z para duas casas decimais.

furo: μ = 25,02 mm, σ = 0,01 mmeixo: μ = 25 mm, σ = 0,01 mm
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 30, s = 16,5LU = ?x̄ = 99E99%

Uma amostra de 30 itens tem média 99 e desvio-padrão s = 16,5. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite superior do intervalo de confiança de 99% para a média.

n = 30x̄ = 99s = 16,599%t(29) = 2,756
limite superior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 7, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,595%

O desvio-padrão da população é 7. 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 = 7E = 0,595%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,2282,228t = ?df = 10

Dois métodos de ensino são comparados. Grupo 1: 5 alunos, nota média 60, desvio-padrão 7. Grupo 2: 7 alunos, nota média 57,7, desvio-padrão 3. Suponha variâncias populacionais iguais e use o teste t de duas amostras com variância combinada. Encontre a estatística de teste t para H₀: μ₁ = μ₂, tomando a diferença como x̄₁ − x̄₂ (grupo 1 menos grupo 2).

n₁ = 5x̄₁ = 60s₁ = 7n₂ = 7x̄₂ = 57,7s₂ = 3
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
μ₀x̄c

Um teste z unilateral de H₀: μ = 500 contra H₁: μ > 500 é feito com α = 0,01 e uma amostra de 100; o desvio-padrão é conhecido e vale 20. Na realidade a média é 505,8. Encontre a probabilidade de um erro do tipo II β em porcentagem.

μ₀ = 500μ = 505,8σ = 20n = 100α = 0,01
β = %
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy254116178191024xy5101020

A tabela dá 5 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 5
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy2245688121014xy51051015ŷ = 4

A tabela dá 5 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Para que valor x a reta prevê ŷ = 4?

n = 5ŷ = 4
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
tossesem tosseTotalfumantes172340não fumantes31940Total483280

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 = 802 × 2
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

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 3 linhas e 4 colunas (sem contar os totais). Usando a tabela, encontre o valor crítico χ²crit ao nível de significância α = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · O tamanho da amostra aumenta

Porque é esta a resposta

O erro padrão estima o quanto as médias amostrais variam em torno da média da população. Amostras maiores dão estimativas mais precisas.

Resposta

C · O tamanho da amostra aumenta
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Atingir a saturação teórica, quando novos dados não acrescentam novas categorias

Porque é esta a resposta

A teoria fundamentada desenvolve a teoria de forma indutiva, coletando e codificando os dados ao mesmo tempo, e para a amostragem quando novos dados já não desenvolvem as categorias.

Resposta

D · Atingir a saturação teórica, quando novos dados não acrescentam novas categorias
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 18,13

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 = 176/5 = 35,2

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 2,8² + 7,8² + 24,8² + (−19,2)² + (−16,2)² = 1315

Desvio-padrão

s = √(1315/4) = 18,13

Resposta

s = 18,13
4.Estatística descritiva

Resposta: z = 1

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 = (105 − 100)/5 = 1

Resposta

z = 1
5.Probabilidades

Resposta: Var(X) = 6,59

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 = 0·0,35 + 2·0,2 + 4·0,1 + 6·0,35 = 2,9

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,35 + 4·0,2 + 16·0,1 + 36·0,35 = 15

Variância

Var(X) = 15 − 2,9² = 6,59

Resposta

Var(X) = 6,59
6.Probabilidades

Resposta: σY = 5,333

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 = 2,2, Var(X) = 3,16, σX = 1,778

Mudança linear

σY = |3|·1,778 = 5,333

Resposta

σY = 5,333

A média de fato se desloca: E(Y) = 3·2,2 + 4 = 10,6.

7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,5

De uma área de volta a z: Φ(z) é a área à esquerda de z. Para uma área de cauda esquerda A, encontre na tabela o z com Φ(z) = A. Uma área de cauda direita A significa Φ(z) = 1 − A. Uma área central A entre −z e z deixa (1 − A)/2 em cada cauda, então Φ(z) = (1 + A)/2. Para um valor x, use x = μ + zσ.

Área à esquerda de z

Φ(z) = (1 + 0,8664)/2 = 0,9332

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,9332 dentro da tabela e leia z.

z = 1,50

Resposta

z = 1,50
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,9207

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 = 25,02 − 25 = 0,02 mm, σ = 0,01414 mm

Padronizar

z = (0 − 0,02)/0,01414 = −1,41

Probabilidades

P = 1 − Φ(−1,41) = 0,9207

Resposta

P = 0,9207
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 107,3

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 = 29, t = 2,756

Margem de erro

E = 2,756·16,5/√30 = 8,302

Intervalo

99 ± 8,302 → [90,7, 107,3]

Resposta

limite superior = 107,3
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 753

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 = (1,96·7/0,5)² = 753

Arredondar para cima

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

n = 753

Resposta

n = 753
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 0,7856

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.

Variância combinada

sp² = (4·7² + 6·3²)/10 = 25
sp = 5

Erro-padrão

SE = 5·√(1/5 + 1/7) = 2,928

Estatística de teste

t = (60 − 57,7)/2,928 = 0,7856

Resposta

t = 0,7856

Com gl = 10, o valor crítico bilateral a 5% é 2,228; |t| é menor, então H₀ não é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: β = 28,3 %

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 = 20/√100 = 2
x̄c = 500 + 2,326·2 = 504,7

z sob a média verdadeira

z = (504,7 − 505,8)/2 = −0,574

Erro do tipo II

poder = P(Z > −0,574) = 71,7%
β = 100% − 71,7% = 28,3%

Resposta

β = 28,3%
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,976

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 = 76/5 = 15,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 92
Syy = Σ(y − ȳ)² = 216,8

Coeficiente de determinação

r² = 92²/(40·216,8) = 0,976

Resposta

r² = 0,976

Cerca de 97,6% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 3,29

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 = 41/5 = 8,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 62

Reta de regressão

b = 62/40 = 1,55
a = 8,2 − 1,55·6 = −1,1
ŷ = −1,1 + 1,55·x

Resolver para x

x = (4 − (−1,1))/1,55 = 3,29

Resposta

x = 3,29
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 10,21

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

fumantes: 40·48/80 = 24, 40·32/80 = 16
não fumantes: 40·48/80 = 24, 40·32/80 = 16

Estatística qui-quadrado

χ² = (17 − 24)²/24 + (23 − 16)²/16 + (31 − 24)²/24 + (9 − 16)²/16
χ² = 10,21

Resposta

χ² = 10,21

gl = 1. Para α = 0,05 o valor crítico é 3,841, então H₀ (independência) é rejeitada.

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 12,59

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 = (3 − 1)·(4 − 1) = 6

Tabela

χ²crit(df = 6, α = 0,05) = 12,592

Resposta

χ²crit = 12,592

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

ExamProblems · examproblems.com/courses/research-methods-psychology