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 uma distribuição perfeitamente normal:

  1. AA moda é o escore mais baixo
  2. BA média, a mediana e a moda são iguais
  3. CA maioria dos escores fica nas caudas
  4. DA média é sempre maior que a mediana
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Uma escala de autorrelato mostra que pessoas que concordam com muitas afirmações pontuam alto independentemente do conteúdo. Que viés de resposta é esse e como ele pode ser reduzido?

  1. AViés de desejabilidade social; usar uma amostra maior
  2. BViés de aquiescência; incluir itens com redação invertida
  3. CCaracterísticas de demanda; usar um desenho duplo-cego
  4. DEfeitos de ordem; contrabalancear os participantes
3.Estatística descritivaMédia
253035404550

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 24, 53, 37, 31, 41, 22.

n = 6
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 abaixo de 166?

μ = 170σ = 8x = 166
P =
5.ProbabilidadesMédia
P(pelo menos um seis) = ??1?2?3?4?5?6?7P(seis) = 1/6 em cada lançamento

Lança-se um dado equilibrado 7 vezes. Qual é a probabilidade P de sair pelo menos um seis?

n = 7
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 11, p = 0,3: P(X = 5) = ?k01234567891011

Um teste tem 11 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,3, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 5?

n = 11p = 0,3k = 5
P =
7.Distribuição normalMédia
160 g158,8 gT = X₁ + … + X₄?

As massas de parafusos são independentes e normais com média 40 g e desvio padrão 1,2 g. Encontre a probabilidade P de a massa total de 4 deles exceder 158,8 g. Arredonde z para duas casas decimais.

μ = 40 gσ = 1,2 gn = 4> 158,8 g
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 250x = ?75%

As massas de sacos seguem uma distribuição normal com média 250 g e desvio-padrão 5 g. Calcule o valor x abaixo do qual estão 75% delas (o percentil 75).

μ = 250σ = 5P = 75%
x = g
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 6, sd​ = 5,40LU = ?d̄ = 2,6E90%

A pressão arterial de 6 pacientes é medida antes e depois de um tratamento. As diferenças d = antes − depois (mmHg) têm média 2,6 e desvio-padrão 5,4. Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 90% para a diferença média.

n = 6d̄ = 2,6sd = 5,490%t(5) = 2,015
limite superior = mmHg
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 18, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 299%

O desvio-padrão da população é 18. 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 2?

σ = 18E = 299%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
2,14p = ?

Afirma-se que a média de uma população é 100; o desvio-padrão da população é conhecido e vale 7,5. Uma amostra aleatória de 25 observações tem média 103,21. Teste H₀: μ = 100 contra H₁: μ > 100. Encontre o valor p p.

μ₀ = 100σ = 7,5n = 25x̄ = 103,21H₁: μ > μ₀
p =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
σ = 5, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2,595%

Que tamanho deve ter uma amostra para que o intervalo de confiança a 95 % para uma média tenha uma margem de erro de no máximo 2,5? O desvio-padrão é 5. Calcule o menor tamanho de amostra n.

σ = 5E = 2,595%
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy14501756207523922690xy1520256080

A tabela dá 5 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 5
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy3585767839861193xy5106080x = 10

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 = 10.

n = 5x = 10
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
tossesem tosseTotalfumantes152540não fumantes6238100Total7763140

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 = 1402 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil
aprovadoreprovadoTotalfábrica A441660fábrica B6238100fábrica C481260Total15466220dfα = 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 média, a mediana e a moda são iguais

Porque é esta a resposta

Uma distribuição normal é simétrica e em forma de sino, de modo que as três medidas de tendência central ficam no centro.

Resposta

B · A média, a mediana e a moda são iguais
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Viés de aquiescência; incluir itens com redação invertida

Porque é esta a resposta

A aquiescência é uma tendência a concordar com os itens. Misturar itens com redação positiva e negativa faz com que concordar com tudo deixe de produzir um escore extremo.

Resposta

B · Viés de aquiescência; incluir itens com redação invertida
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 11,57

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 = 208/6 = 34,67

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−10,67)² + 18,33² + 2,333² + (−3,667)² + 6,333² + (−12,67)² = 669,3

Desvio-padrão

s = √(669,3/5) = 11,57

Resposta

s = 11,57
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,3085

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 = −0,5

Tabela da normal padrão

Φ(−0,5) = 0,3085
P = 0,3085

Resposta

P = 0,3085
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,7209

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)7 = 0,2791
P = 1 − 0,2791 = 0,7209

Resposta

P = 0,7209
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,1321

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 = 5) = 462·0,35·0,76 = 462·0,00243·0,1176 = 0,1321

Resposta

P = 0,1321
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,6915

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 = 160 g, σT = 1,2·√4 = 2,4 g

Padronizar

z = (158,8 − 160)/2,4 = −0,5

Probabilidades

P = 1 − Φ(−0,5) = 0,6915

Resposta

P = 0,6915
8.Distribuição normal

Resposta: x = 253,4 g

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) = 0,75 → z = 0,6745

De volta a x

x = 250 + 0,6745·5 = 253,37 g

Resposta

x = 253,37 g
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 7,042 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 = 5, t = 2,015

Margem de erro

E = 2,015·5,4/√6 = 4,442

Intervalo

2,6 ± 4,442 → [−1,842, 7,042]

Resposta

limite superior = 7,042 mmHg
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 538

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 = (2,576·18/2)² = 537,5

Arredondar para cima

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

n = 538

Resposta

n = 538
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: p = 0,01618

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 = 7,5/√25 = 1,5
z = (103,21 − 100)/1,5 = 2,14

Área da cauda

Φ(2,14) = 0,9838
1 − Φ(2,14) = 0,0162

Valor p

p = 0,01618

Resposta

p = 0,01618

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

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 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).

Resolver em ordem a n

n = (1,96·5/2,5)² = 15,37

Arredondar para cima

n = 16

Resposta

n = 16
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9146

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 = 100/5 = 20
ȳ = 363/5 = 72,6

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 348
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1471

Coeficiente de determinação

r² = 348²/(90·1471) = 0,9146

Resposta

r² = 0,9146

Cerca de 91,46% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 91,2

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 = 35/5 = 7
ȳ = 396/5 = 79,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 160

Reta de regressão

b = 160/40 = 4
a = 79,2 − 4·7 = 51,2
ŷ = 51,2 + 4·x

Previsão

ŷ = 51,2 + 4·10 = 91,2

Resposta

ŷ = 91,2
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 6,929

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

fumantes: 40·77/140 = 22, 40·63/140 = 18
não fumantes: 100·77/140 = 55, 100·63/140 = 45

Estatística qui-quadrado

χ² = (15 − 22)²/22 + (25 − 18)²/18 + (62 − 55)²/55 + (38 − 45)²/45
χ² = 6,929

Resposta

χ² = 6,929

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 6,222

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: 42, 18
fábrica B: 70, 30
fábrica C: 42, 18

Estatística qui-quadrado

χ² = (44 − 42)²/42 + (16 − 18)²/18 + (62 − 70)²/70 + (38 − 30)²/30 + (48 − 42)²/42 + (12 − 18)²/18
χ² = 6,222

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
6,222 < 9,210

Resposta

χ² = 6,222

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

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