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 teto
  3. CEfeito de ordem
  4. DEfeito de prática
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Na análise temática, o analista principalmente:

  1. ACalcula a pontuação média de cada tema para compará-los estatisticamente
  2. BTesta uma hipótese numérica
  3. CIdentifica padrões recorrentes de significado em dados qualitativos
  4. DConta apenas a frequência de palavras
3.Estatística descritivaMédia
10152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 20, 10, 55, 33, 52, 53.

n = 6
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 194?

μ = 170σ = 12x = 194
P =
5.ProbabilidadesMédia
P(pelo menos um seis) = ??1?2?3?4?5?6?7?8P(seis) = 1/6 em cada lançamento

Lança-se um dado equilibrado 8 vezes. Qual é a probabilidade P de sair pelo menos um seis?

n = 8
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 7, p = 0,2: P(X = 4) = ?k01234567

Um teste tem 7 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,2, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 4?

n = 7p = 0,2k = 4
P =
7.Distribuição normalMédia
1020 kg1082 kgT = X₁ + … + X₁₂?

As massas de passageiros com bagagem são independentes e normais com média 85 kg e desvio padrão 12 kg. Encontre a probabilidade P de a massa total de 12 deles ficar abaixo de 1082 kg. Arredonde z para duas casas decimais.

μ = 85 kgσ = 12 kgn = 12< 1082 kg
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 500x = ?20%

As durações de baterias seguem uma distribuição normal com média 500 h e desvio-padrão 40 h. Calcule o valor x abaixo do qual estão 20% delas (o percentil 20).

μ = 500σ = 40P = 20%
x = h
9.Intervalos de confiançaMédia
x̄E₁ = 6,695%, n = 100x̄E₂ = ?90%, n = 100

Um intervalo de confiança de 95% para uma média, baseado em 100 observações e σ conhecido, tem margem de erro de 6,6. Qual é a margem de erro E₂ de um intervalo de 90% com os mesmos dados?

95%n₁ = 100E₁ = 6,690%
E₂ =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 16, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 199%

O desvio-padrão da população é 16. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 99% para a média tenha margem de erro de no máximo 1?

σ = 16E = 199%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,0642,064t = ?df = 24

Dois métodos de ensino são comparados. Grupo 1: 15 alunos, nota média 52,5, desvio-padrão 10. Grupo 2: 11 alunos, nota média 47,4, desvio-padrão 11,5. 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 = 15x̄₁ = 52,5s₁ = 10n₂ = 11x̄₂ = 47,4s₂ = 11,5
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
σ = 5, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 390%

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 3? O desvio-padrão é 5. Calcule o menor tamanho de amostra n.

σ = 5E = 390%
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy2941361882710291238xy51010203040

A tabela dá 6 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 6Σx = 42Σy = 134Σx² = 364Σy² = 3588Σxy = 1140
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy128223323420518xy242025x = 1,5

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. Preveja ŷ para x = 1,5.

n = 5x = 1,5
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
melhorounão melhorouTotalnovo medicamento5347100placebo273360Total8080160

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 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil
simnãoTotalfábrica A192140fábrica B413980fábrica C303060Total9090180dfα = 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 = 0,05 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 = 0,05
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · 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

B · Efeito teto
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Identifica padrões recorrentes de significado em dados qualitativos

Porque é esta a resposta

A análise temática envolve familiarização, codificação, geração, revisão e nomeação de temas e redação, com foco no significado em vez da estatística.

Resposta

C · Identifica padrões recorrentes de significado em dados qualitativos
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 19,18

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 = 223/6 = 37,17

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−17,17)² + (−27,17)² + 17,83² + (−4,167)² + 14,83² + 15,83² = 1839

Desvio-padrão

s = √(1839/5) = 19,18

Resposta

s = 19,18
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,9772

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) = 0,9772
P = 0,9772

Resposta

P = 0,9772
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,7674

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)8 = 0,2326
P = 1 − 0,2326 = 0,7674

Resposta

P = 0,7674
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,02867

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.

Fórmula binomial

P(X = 4) = 35·0,24·0,83 = 35·0,0016·0,512 = 0,02867

Resposta

P = 0,02867
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,9332

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 = 1020 kg, σT = 12·√12 = 41,57 kg

Padronizar

z = (1082 − 1020)/41,57 = 1,5

Probabilidades

P = Φ(1,5) = 0,9332

Resposta

P = 0,9332
8.Distribuição normal

Resposta: x = 466,3 h

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.

z do percentil

Φ(z) = 0,2 → z = −0,8416

De volta a x

x = 500 + −0,8416·40 = 466,34 h

Resposta

x = 466,34 h
9.Intervalos de confiança

Resposta: E₂ = 5,539

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 = (1,645/1,96)·√(100/100) = 0,8393

Nova margem

E₂ = 6,6·0,8393 = 5,539

Resposta

E₂ = 5,539
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 1699

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 = (2,576·16/1)² = 1699

Arredondar para cima

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

n = 1699

Resposta

n = 1699
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 1,206

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 = (14·10² + 10·11,5²)/24 = 113,4
sp = 10,65

Erro-padrão

SE = 10,65·√(1/15 + 1/11) = 4,228

Estatística de teste

t = (52,5 − 47,4)/4,228 = 1,206

Resposta

t = 1,206

Com gl = 24, o valor crítico bilateral a 5% é 2,064; |t| é menor, então H₀ não é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 8

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 = (1,645·5/3)² = 7,517

Arredondar para cima

n = 8

Resposta

n = 8
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9895

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 = 1140 − 42·134/6 = 202
Sxx = 364 − 42²/6 = 70
Syy = 3588 − 134²/6 = 595,3

Coeficiente de correlação

r = 202/√(70·595,3) = 0,9895

Resposta

r = 0,9895
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 25,85

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 = 15/5 = 3
ȳ = 112/5 = 22,4

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 = 22,4 − (−2,3)·3 = 29,3
ŷ = 29,3 − 2,3·x

Previsão

ŷ = 29,3 + (−2,3)·1,5 = 25,85

Resposta

ŷ = 25,85
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 0,96

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

novo medicamento: 100·80/160 = 50, 100·80/160 = 50
placebo: 60·80/160 = 30, 60·80/160 = 30

Estatística qui-quadrado

χ² = (53 − 50)²/50 + (47 − 50)²/50 + (27 − 30)²/30 + (33 − 30)²/30
χ² = 0,96

Resposta

χ² = 0,96

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 0,15

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: 20, 20
fábrica B: 40, 40
fábrica C: 30, 30

Estatística qui-quadrado

χ² = (19 − 20)²/20 + (21 − 20)²/20 + (41 − 40)²/40 + (39 − 40)²/40 + (30 − 30)²/30 + (30 − 30)²/30
χ² = 0,15

Decisão

df = 2, χ²crit = 5,991
0,15 < 5,991

Resposta

χ² = 0,15

χ² está abaixo do valor crítico, então H₀ não é rejeitada: não há evidência significativa de relação.

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