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

Em um experimento de campo, o pesquisador:

  1. AManipula a VI em um laboratório
  2. BApenas observa, sem manipular nada
  3. CAnalisa dados coletados por outros
  4. DManipula a VI em um ambiente do mundo real
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador mede o efeito do ruído sobre a concentração. Por acaso, os participantes da condição com ruído foram testados de manhã e os da condição silenciosa à tarde. Qual é o problema?

  1. AOs dados estão em nível nominal
  2. BA hora do dia é uma variável de confusão
  3. CO estudo tem condições demais
  4. DA hora do dia é a variável dependente
3.Estatística descritivaMédia
15202530354045

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 24, 12, 23, 47, 13.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 50 e desvio-padrão 5. Que proporção P dos valores está abaixo de 42,5?

μ = 50σ = 5x = 42,5
P =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 6azuis: 6

Um saco tem 6 bolas vermelhas e 6 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

6 / 6
P =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)00,320,3540,160,25μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 2X + 4. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0,3, 0,35, 0,1, 0,25Y = 2X + 4
σY =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada à direita de z = 0,1562

Arraste z para que a área sombreada sob a curva normal padrão, à direita de z, seja 0,1562. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,1562
z =
8.Distribuição normalDifícil
35455565758595pontostopo 95%

Os notas de prova têm distribuição normal com média 65 pontos e desvio padrão 10 pontos. Arraste o ponto de corte para que os 95% superiores sombreados fiquem à direita dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 65 pontosσ = 10 pontos95%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 20, s = 9LUx̄ = 62E = ?90%

Uma amostra de 20 itens tem média 62 e desvio-padrão s = 9. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 90% para a média.

n = 20x̄ = 62s = 990%t(19) = 1,729
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(20) = 2,8450LU = ?x̄₁ − x̄₂E99%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 17 parcelas, produção média 37,5 kg, desvio-padrão 9 kg. Grupo de parcelas 2: 5 parcelas, média 48 kg, desvio-padrão 5 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 99% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 17x̄₁ = 37,5s₁ = 9n₂ = 5x̄₂ = 48s₂ = 599%t(20) = 2,845
limite superior = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,2012,201t = ?df = 11

12 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 4 e o desvio-padrão das diferenças é 7,3. Encontre a estatística do teste pareado t para H₀: μd = 0.

n = 12d̄ = 4sd = 7,3
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
−1,961,96z = ?

Em um ensaio, 68 de 150 pacientes com o tratamento A se recuperam, e 40 de 120 pacientes com o tratamento B. Usando a proporção combinada, encontre a estatística de teste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 68n₁ = 150x₂ = 40n₂ = 120
z =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy25647268289210109xy5106080100

A tabela dá 5 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 5
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy140240345444545650xy246404550ŷ = 46

A tabela dá 6 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Para que valor x a reta prevê ŷ = 46?

n = 6ŷ = 46
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes14204680funcionários26361880Total405664160

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 = 1602 × 3
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

Um teste qui-quadrado de aderência compara frequências observadas em 4 categorias com proporções esperadas totalmente especificadas (nenhum parâmetro é estimado a partir dos dados). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

k = 4
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Manipula a VI em um ambiente do mundo real

Porque é esta a resposta

Os experimentos de campo, como situações de ajuda encenadas na rua, aumentam a validade ecológica, mas dão menos controle sobre variáveis estranhas e levantam questões de consentimento.

Resposta

D · Manipula a VI em um ambiente do mundo real
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · A hora do dia é uma variável de confusão

Porque é esta a resposta

Como o ruído e o horário do teste variam juntos, qualquer diferença pode se dever a um ou ao outro. Distribuir aleatoriamente os horários de teste ou manter o horário constante eliminaria a confusão.

Resposta

B · A hora do dia é uma variável de confusão
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 14,1

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.

Média

x̄ = 119/5 = 23,8

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 0,2² + (−11,8)² + (−0,8)² + 23,2² + (−10,8)² = 794,8

Desvio-padrão

s = √(794,8/4) = 14,1

Resposta

s = 14,1
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,06681

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 = −1,5

Tabela da normal padrão

Φ(−1,5) = 0,06681
P = 0,06681

Resposta

P = 0,06681
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,2273

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.

Primeira e segunda tiragem

P = 6/12 · 5/11 = 30/132 = 0,2273

Resposta

P = 0,2273
6.Probabilidades

Resposta: σY = 4,578

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 = 2,6, Var(X) = 5,24, σX = 2,289

Mudança linear

σY = |2|·2,289 = 4,578

Resposta

σY = 4,578

A média de fato se desloca: E(Y) = 2·2,6 + 4 = 9,2.

7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,01

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 − 0,1562 = 0,8438

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,8438 dentro da tabela e leia z.

z = 1,01

Resposta

z = 1,01
8.Distribuição normal

Resposta: x = 48,6 pontos

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

Φ(z) = 0,05

z da tabela

z ≈ −1,64

De volta às unidades originais

x = 65 − 1,64·10 = 48,6 pontos

Resposta

x = 48,6 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 3,48

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 = 19, t = 1,729

Margem de erro

E = 1,729·9/√20 = 3,48

Resposta

E = 3,48
10.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 1,592 kg

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.

Desvio-padrão combinado

sp² = (16·9² + 4·5²)/20 = 69,8
sp = 8,355

Margem de erro

E = 2,845·8,355·√(1/17 + 1/5) = 12,09

Intervalo

−10,5 ± 12,09 → [−22,59, 1,592]

Resposta

limite superior = 1,592 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 1,898

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 = 7,3/√12 = 2,107

Estatística de teste

t = 4/2,107 = 1,898

Resposta

t = 1,898

Com gl = 11, o valor crítico bilateral a 5% é 2,201; |t| é menor, então H₀ não é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = 2

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.

Proporções amostrais

p̂₁ = 68/150 = 0,4533
p̂₂ = 40/120 = 0,3333
p̂ = 108/270 = 0,4

Erro-padrão sob H₀

SE = √(0,4·0,6·(1/150 + 1/120)) = 0,06

Estatística de teste

z = (0,4533 − 0,3333)/0,06 = 2

Resposta

z = 2

|z| > 1,96, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9893

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 = 411/5 = 82,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 252
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1605

Coeficiente de determinação

r² = 252²/(40·1605) = 0,9893

Resposta

r² = 0,9893

Cerca de 98,93% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 4,594

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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 264/6 = 44

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 32

Reta de regressão

b = 32/17,5 = 1,829
a = 44 − 1,829·3,5 = 37,6
ŷ = 37,6 + 1,829·x

Resolver para x

x = (46 − 37,6)/1,829 = 4,594

Resposta

x = 4,594
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 20,42

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

estudantes: 80·40/160 = 20, 80·56/160 = 28, 80·64/160 = 32
funcionários: 80·40/160 = 20, 80·56/160 = 28, 80·64/160 = 32

Estatística qui-quadrado

χ² = (14 − 20)²/20 + (20 − 28)²/28 + (46 − 32)²/32 + (26 − 20)²/20 + (36 − 28)²/28 + (18 − 32)²/32
χ² = 20,42

Resposta

χ² = 20,42

gl = 2. Para α = 0,05 o valor crítico é 5,991, então H₀ (independência) é 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 = 4 − 1 = 3

Resposta

df = 3

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