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 estudo feito apenas com estudantes de graduação norte-americanos pode carecer de:

  1. AValidade de conteúdo
  2. BConfiabilidade entre avaliadores
  3. CConsistência interna
  4. DValidade populacional
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. BIdentifica padrões recorrentes de significado em dados qualitativos
  3. CConta apenas a frequência de palavras
  4. DTesta uma hipótese numérica
3.Estatística descritivaMédia
20253035404550

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 48, 27, 50, 20, 43, 40.

n = 6
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 100 e desvio-padrão 15. Que proporção P dos valores está acima de 82?

μ = 100σ = 15x = 82
P =
5.ProbabilidadesMédia
n = 10k = 5N = ?

De quantas maneiras N se pode escolher uma comissão de 5 pessoas num grupo de 10? A ordem não interessa.

n = 10k = 5
N =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−10,6840,3190,02

Um jogo custa €1 para jogar. Você ganha €5 com probabilidade 0,3 e €20 com probabilidade 0,02; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €1€5: p = 0,3€20: p = 0,02
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z e z = 0,8611

Arraste z para que a área sombreada entre −z e z sob a curva normal padrão seja 0,8611. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,8611
z =
8.Distribuição normalDifícil
0,04 mm0D − d?

Os diâmetros D dos furos são normais com média 25,04 mm e desvio padrão 0,015 mm. Os diâmetros d dos eixos são independentes e normais com média 25 mm e desvio padrão 0,015 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 = 25,04 mm, σ = 0,015 mmeixo: μ = 25 mm, σ = 0,015 mm
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 30, s = 16LU = ?x̄ = 94,5E90%

Uma amostra de 30 itens tem média 94,5 e desvio-padrão s = 16. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite superior do intervalo de confiança de 90% para a média.

n = 30x̄ = 94,5s = 1690%t(29) = 1,699
limite superior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 20, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 290%

O desvio-padrão da população é 20. 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 2?

σ = 20E = 290%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−1,961,96z = ?

Duas linhas de produção fabricam a mesma peça. Linha 1: uma amostra de 60 peças tem comprimento médio de 43 mm, e o desvio-padrão conhecido da linha é 13 mm. Linha 2: uma amostra de 80 peças tem média de 36,2 mm, desvio-padrão conhecido de 19 mm. Encontre a estatística de teste z para H₀: μ₁ = μ₂, tomando a diferença como x̄₁ − x̄₂ (linha 1 menos linha 2).

n₁ = 60x̄₁ = 43 mmσ₁ = 13 mmn₂ = 80x̄₂ = 36,2 mmσ₂ = 19 mm
z =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,64501,645

Uma amostra de 49 medições tem média 49. O desvio-padrão da população é 12. Calcule o limite inferior L do intervalo de confiança a 90 % para a média.

x̄ = 49σ = 12n = 4990%
L =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy130239339448552xy24304050

A tabela dá 5 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy141345549753966xy5405060x = 6

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 = 6.

n = 5x = 6
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes37113482funcionários31262481Total683758163

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

total da linha = 81total da coluna = 58N = 163
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil

Um teste qui-quadrado de aderência verifica se as frequências em 4 categorias seguem uma distribuição de Poisson cuja média é estimada a partir dos mesmos dados. Quantos graus de liberdade df o teste tem?

k = 4
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Validade populacional

Porque é esta a resposta

A validade populacional é um tipo de validade externa. Amostras em sua maioria jovens, ocidentais e escolarizadas podem não representar outras pessoas.

Resposta

D · Validade populacional
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · 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

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

Resposta: s = 11,98

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 = 228/6 = 38

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 10² + (−11)² + 12² + (−18)² + 5² + 2² = 718

Desvio-padrão

s = √(718/5) = 11,98

Resposta

s = 11,98
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,8849

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 = −1,2

Tabela da normal padrão

Φ(−1,2) = 0,1151
P = 1 − 0,1151 = 0,8849

Resposta

P = 0,8849
5.Probabilidades

Resposta: N = 252

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.

Combinações

C(10, 5) = (10·9·8·7·6)/(5·4·3·2·1) = 252

Resposta

N = 252
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = 0,9 €

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.

Resultados líquidos

G: 4 (p = 0,3), 19 (p = 0,02), −1 (p = 0,68)

Valor esperado

E(G) = 4·0,3 + 19·0,02 − 1·0,68 = 0,9 €

Resposta

E(G) = 0,9 €

Um valor positivo significa que você ganha dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,48

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 + 0,8611)/2 = 0,9306

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,9306 dentro da tabela e leia z.

z = 1,48

Resposta

z = 1,48
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,9706

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 = 25,04 − 25 = 0,04 mm, σ = 0,02121 mm

Padronizar

z = (0 − 0,04)/0,02121 = −1,89

Probabilidades

P = 1 − Φ(−1,89) = 0,9706

Resposta

P = 0,9706
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 99,46

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 = 1,699

Margem de erro

E = 1,699·16/√30 = 4,963

Intervalo

94,5 ± 4,963 → [89,54, 99,46]

Resposta

limite superior = 99,46
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 271

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 = (1,645·20/2)² = 270,6

Arredondar para cima

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

n = 271

Resposta

n = 271
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = 2,512

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.

Erro-padrão da diferença

SE = √(13²/60 + 19²/80) = √7,329 = 2,707

Estatística de teste

z = (43 − 36,2)/2,707 = 2,512

Resposta

z = 2,512

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

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: L = 46,18

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 = 1,645·12/√49 = 2,82

Limite do intervalo

L = 49 − 2,82 = 46,18

Resposta

L = 46,18
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9722

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 = 208/5 = 41,6

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 53
Syy = Σ(y − ȳ)² = 297,2

Coeficiente de correlação

r = 53/√(10·297,2) = 0,9722

Resposta

r = 0,9722
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 53,7

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 = 25/5 = 5
ȳ = 254/5 = 50,8

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 116

Reta de regressão

b = 116/40 = 2,9
a = 50,8 − 2,9·5 = 36,3
ŷ = 36,3 + 2,9·x

Previsão

ŷ = 36,3 + 2,9·6 = 53,7

Resposta

ŷ = 53,7
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 28,82

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 = 81·58/163 = 28,82

Resposta

E = 28,82
16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 2

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 − 1 = 2

Resposta

df = 2

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