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 teste é tão fácil que quase todos os participantes obtêm escores perto do máximo. Isso se chama:

  1. AEfeito piso
  2. BEfeito de ordem
  3. CEfeito teto
  4. DEfeito de prática
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um participante toma um medicamento ou uma pílula de açúcar sem saber qual, enquanto o pesquisador sabe. Que desenho é esse e que viés continua possível?

  1. ACego simples; características de demanda são impossíveis
  2. BDuplo-cego; nenhum viés é possível
  3. CCego simples; o viés do experimentador ainda é possível
  4. DEnsaio aberto; os efeitos placebo estão totalmente controlados
3.Estatística descritivaMédia
15202530354045505560

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 60, 15, 39, 28, 30, 46, 26.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 170 e desvio-padrão 12. Que proporção P dos valores está abaixo de 146?

μ = 170σ = 12x = 146
P =
5.ProbabilidadesMédia
P(pelo menos um seis) = ??1?2P(seis) = 1/6 em cada lançamento

Lança-se um dado equilibrado 2 vezes. Qual é a probabilidade P de sair pelo menos um seis?

n = 2
P =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)10,320,3530,240,15μ

X tem a distribuição mostrada e Y = −2X − 3. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,3, 0,35, 0,2, 0,15Y = −2X − 3
σY =
7.Distribuição normalMédia
245252,75P = ?

As massas de sacos seguem uma distribuição normal com média 250 g e desvio-padrão 5 g. Que fração está entre 245 e 252,75 g? Dê P em forma decimal.

μ = 250σ = 5x1 = 245x2 = 252,75
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
n = 9, sd​ = 4,40LU = ?d̄ = −9,1E90%

A pressão arterial de 9 pacientes é medida antes e depois de um tratamento. As diferenças d = antes − depois (mmHg) têm média −9,1 e desvio-padrão 4,4. Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 90% para a diferença média.

n = 9d̄ = −9,1sd = 4,490%t(8) = 1,86
limite superior = mmHg
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 36, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,590%

O desvio-padrão da população é 36. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 90% para a média tenha margem de erro de no máximo 0,5?

σ = 36E = 0,590%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −1,9901,99

Uma amostra de 81 estudantes tem nota média 121,2 e desvio-padrão amostral 5. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 120.

μ₀ = 120x̄ = 121,2s = 5n = 81
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
σ = 10, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 190%

Que tamanho deve ter uma amostra para que o intervalo de confiança a 90 % para uma média tenha uma margem de erro de no máximo 1? O desvio-padrão é 10. Calcule o menor tamanho de amostra n.

σ = 10E = 190%
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy128224322419518xy242025

A tabela dá 5 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy2541161581910221225xy5101020x = 9

A tabela dá 6 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (9, 18). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(9, 18)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes22161250funcionários9393179Total315543129

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

total da linha = 50total da coluna = 55N = 129
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil
simnãoTotalfábrica A55560fábrica B522880fábrica C37340Total14436180dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

A tabela mostra frequências observadas. Teste ao nível α = 0,01 se as duas variáveis são independentes (sem correção de continuidade). Calcule a estatística de teste χ² e depois compare-a com o valor crítico da tabela.

N = 1803 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Efeito teto

Porque é esta a resposta

Os efeitos teto escondem diferenças entre as condições porque ninguém consegue pontuar mais alto. Os efeitos piso são o inverso, quando a tarefa é difícil demais.

Resposta

C · Efeito teto
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Cego simples; o viés do experimentador ainda é possível

Porque é esta a resposta

Num desenho cego simples, os participantes não sabem sua condição, o que controla as expectativas de placebo. O conhecimento do pesquisador ainda pode influenciar os resultados, por isso se preferem os desenhos duplo-cegos.

Resposta

C · Cego simples; o viés do experimentador ainda é possível
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 14,81

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 = 244/7 = 34,86

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 25,14² + (−19,86)² + 4,143² + (−6,857)² + (−4,857)² + 11,14² + (−8,857)² = 1317

Desvio-padrão

s = √(1317/6) = 14,81

Resposta

s = 14,81
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,02275

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 = −2

Tabela da normal padrão

Φ(−2) = 0,02275
P = 0,02275

Resposta

P = 0,02275
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,3056

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)2 = 0,6944
P = 1 − 0,6944 = 0,3056

Resposta

P = 0,3056
6.Probabilidades

Resposta: σY = 2,059

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) = 1,06, σX = 1,03

Mudança linear

σY = |−2|·1,03 = 2,059

Resposta

σY = 2,059

A média de fato se desloca: E(Y) = −2·2,2 − 3 = −7,4.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,5502

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 = (245 − 250)/5 = −1
z₂ = (252,75 − 250)/5 = 0,55

Área entre os valores

P = Φ(0,55) − Φ(−1) = 0,7088 − 0,1587 = 0,5502

Resposta

P = 0,5502
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 = −6,372 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 = 8, t = 1,86

Margem de erro

E = 1,86·4,4/√9 = 2,728

Intervalo

−9,1 ± 2,728 → [−11,83, −6,372]

Resposta

limite superior = −6,372 mmHg
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 14029

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 = (1,645·36/0,5)² = 14028

Arredondar para cima

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

n = 14029

Resposta

n = 14029
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 2,16

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 = 5/√81 = 5/9 = 0,5556

Estatística de teste

t = (121,2 − 120)/0,5556 = 2,16

Resposta

t = 2,16
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: n = 271

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).

Resolver em ordem a n

n = (1,645·10/1)² = 270,6

Arredondar para cima

n = 271

Resposta

n = 271
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = −0,9821

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 = 111/5 = 22,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −25
Syy = Σ(y − ȳ)² = 64,8

Coeficiente de correlação

r = −25/√(10·64,8) = −0,9821

Resposta

r = −0,9821
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −2,081

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 = 42/6 = 7
ȳ = 97/6 = 16,17

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 137

Reta de regressão

b = 137/70 = 1,957
a = 16,17 − 1,957·7 = 2,467
ŷ = 2,467 + 1,957·x

Valor previsto

ŷ = 2,467 + 1,957·9 = 20,08

Resíduo

e = 18 − 20,08 = −2,081

Resposta

e = −2,081

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 21,32

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 = 50·55/129 = 21,32

Resposta

E = 21,32
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 20,26

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

fábrica A: 48, 12
fábrica B: 64, 16
fábrica C: 32, 8

Estatística qui-quadrado

χ² = (55 − 48)²/48 + (5 − 12)²/12 + (52 − 64)²/64 + (28 − 16)²/16 + (37 − 32)²/32 + (3 − 8)²/8
χ² = 20,26

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
20,26 > 9,210

Resposta

χ² = 20,26

χ² está acima do valor crítico, então H₀ é rejeitada: as variáveis parecem estar relacionadas.

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