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 pesquisador estuda o efeito do gênero sobre escores de memória. Por que isso é um quase-experimento e não um experimento verdadeiro?

  1. AO estudo ocorre em laboratório
  2. BA VI é uma característica preexistente, então os participantes não podem ser distribuídos aleatoriamente a ela
  3. CA VD não é medida
  4. DHá apenas duas condições, e um experimento verdadeiro precisa de pelo menos três níveis da VI
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

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

  1. AObter um valor p abaixo de 0,05
  2. BConfirmar a hipótese original
  3. CEntrevistar pelo menos 1,000 participantes
  4. DAtingir a saturação teórica, quando novos dados não acrescentam novas categorias
3.Estatística descritivaMédia
152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 23, 44, 33, 13, 59, 50, 21.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 170 e desvio-padrão 8. Que proporção P dos valores está acima de 180?

μ = 170σ = 8x = 180
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,310,0520,3530,3μ = 1,65

Para a distribuição mostrada, encontre o desvio padrão σ de X.

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,3, 0,05, 0,35, 0,3
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 5, p = 0,25: P(X ≤ 1) = ?k012345

Testam-se 5 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,25, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 5p = 0,25
P =
7.Distribuição normalMédia
164,35185,35P = ?

As alturas de homens adultos seguem uma distribuição normal com média 178 cm e desvio-padrão 7 cm. Que fração está entre 164,35 e 185,35 cm? Dê P em forma decimal.

μ = 178σ = 7x1 = 164,35x2 = 185,35
P =
8.Distribuição normalDifícil
10 g0X − Y?

A massa X de um produto da linha 1 e Y da linha 2 são independentes e normais: X tem média 500 g e desvio padrão 8 g, Y tem média 490 g e desvio padrão 6 g. Encontre a probabilidade P de X ser maior que Y. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 500 g, σX = 8 gμY = 490 g, σY = 6 g
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 20, s = 2LUx̄ = 108,5E = ?99%

Uma amostra de 20 itens tem média 108,5 e desvio-padrão s = 2. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 99% para a média.

n = 20x̄ = 108,5s = 299%t(19) = 2,861
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(15) = 2,9470L = ?Ux̄₁ − x̄₂E99%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 7 parcelas, produção média 91 kg, desvio-padrão 4 kg. Grupo de parcelas 2: 10 parcelas, média 97,5 kg, desvio-padrão 7,5 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre o limite inferior do intervalo de confiança de 99% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 7x̄₁ = 91s₁ = 4n₂ = 10x̄₂ = 97,5s₂ = 7,599%t(15) = 2,947
limite inferior = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,32,3p = ?

Afirma-se que a média de uma população é 100; o desvio-padrão da população é conhecido e vale 12. Uma amostra aleatória de 64 observações tem média 103,45. Teste H₀: μ = 100 contra H₁: μ ≠ 100. Encontre o valor p p.

μ₀ = 100σ = 12n = 64x̄ = 103,45H₁: μ ≠ μ₀
p =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
σ = 12, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 199%

Que tamanho deve ter uma amostra para que o intervalo de confiança a 99 % para uma média tenha uma margem de erro de no máximo 1? O desvio-padrão é 12. Calcule o menor tamanho de amostra n.

σ = 12E = 199%
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy274156188261029xy510102030

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
xy274136178191028xy510102030x = 5

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. É feita uma nova observação (5, 19). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(5, 19)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes34451089funcionários8181339Total426323128

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 = 39total da coluna = 23N = 128
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil
simnãoTotal18–30 anos46146031–50 anos60208051+ anos265480Total13288220dfα = 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 = 2203 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · A VI é uma característica preexistente, então os participantes não podem ser distribuídos aleatoriamente a ela

Porque é esta a resposta

Em um quase-experimento, a VI é uma diferença natural entre as pessoas. Sem distribuição aleatória, outras diferenças entre os grupos podem confundir os resultados.

Resposta

B · A VI é uma característica preexistente, então os participantes não podem ser distribuídos aleatoriamente a ela
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 = 16,88

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 = 243/7 = 34,71

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−11,71)² + 9,286² + (−1,714)² + (−21,71)² + 24,29² + 15,29² + (−13,71)² = 1709

Desvio-padrão

s = √(1709/6) = 16,88

Resposta

s = 16,88
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,1056

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 = 1,25

Tabela da normal padrão

Φ(1,25) = 0,8944
P = 1 − 0,8944 = 0,1056

Resposta

P = 0,1056
5.Probabilidades

Resposta: σ = 1,195

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 = 0·0,3 + 1·0,05 + 2·0,35 + 3·0,3 = 1,65

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,3 + 1·0,05 + 4·0,35 + 9·0,3 = 4,15

Variância

Var(X) = 4,15 − 1,65² = 1,427
σ = √1,427 = 1,195

Resposta

σ = 1,195
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,6328

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.

Zero e uma avaria

P(X = 0) = 0,755 = 0,2373
P(X = 1) = 5·0,25·0,754 = 0,3955

Some

P = 0,2373 + 0,3955 = 0,6328

Resposta

P = 0,6328
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8276

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 = (164,35 − 178)/7 = −1,95
z₂ = (185,35 − 178)/7 = 1,05

Área entre os valores

P = Φ(1,05) − Φ(−1,95) = 0,8531 − 0,02559 = 0,8276

Resposta

P = 0,8276
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8413

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 = 500 − 490 = 10 g, σ = 10 g

Padronizar

z = (0 − 10)/10 = −1

Probabilidades

P = 1 − Φ(−1) = 0,8413

Resposta

P = 0,8413
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 1,279

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 = 2,861

Margem de erro

E = 2,861·2/√20 = 1,279

Resposta

E = 1,279
10.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = −15,7 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 = (6·4² + 9·7,5²)/15 = 40,15
sp = 6,336

Margem de erro

E = 2,947·6,336·√(1/7 + 1/10) = 9,202

Intervalo

−6,5 ± 9,202 → [−15,7, 2,702]

Resposta

limite inferior = −15,7 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: p = 0,02145

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.

Estatística de teste

SE = σ/√n = 12/√64 = 1,5
z = (103,45 − 100)/1,5 = 2,3

Área da cauda

Φ(2,3) = 0,9893
1 − Φ(2,3) = 0,0107

Valor p

p = 2·0,0107 = 0,02145

Resposta

p = 0,02145

p ≤ 0,05, então H₀ é rejeitada ao nível de 5%.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 956

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 = (2,576·12/1)² = 955,6

Arredondar para cima

n = 956

Resposta

n = 956
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9758

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 = 95/5 = 19

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 110
Syy = Σ(y − ȳ)² = 310

Coeficiente de determinação

r² = 110²/(40·310) = 0,9758

Resposta

r² = 0,9758

Cerca de 97,58% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 4,6

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 = 84/5 = 16,8

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 96

Reta de regressão

b = 96/40 = 2,4
a = 16,8 − 2,4·6 = 2,4
ŷ = 2,4 + 2,4·x

Valor previsto

ŷ = 2,4 + 2,4·5 = 14,4

Resíduo

e = 19 − 14,4 = 4,6

Resposta

e = 4,6

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 7,008

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 = 39·23/128 = 7,008

Resposta

E = 7,008
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 39,65

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

18–30 anos: 36, 24
31–50 anos: 48, 32
51+ anos: 48, 32

Estatística qui-quadrado

χ² = (46 − 36)²/36 + (14 − 24)²/24 + (60 − 48)²/48 + (20 − 32)²/32 + (26 − 48)²/48 + (54 − 32)²/32
χ² = 39,65

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
39,65 > 9,210

Resposta

χ² = 39,65

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

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