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

Qual teste é adequado para comparar as médias de dois grupos independentes com dados intervalares aproximadamente normais?

  1. ATeste t para amostras independentes
  2. BCorrelação de Pearson
  3. CTeste de postos sinalizados de Wilcoxon
  4. DTeste qui-quadrado
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Uma metanálise combina 40 estudos sobre uma terapia. Por que seu tamanho de efeito global ainda pode ser grande demais?

  1. AMetanálises não podem incluir ensaios randomizados
  2. BMetanálises sempre dão efeitos menores que os estudos isolados que incluem
  3. CPor causa do viés de publicação, estudos nulos não publicados podem estar faltando
  4. DCombinar estudos sempre elimina todo viés
3.Estatística descritivaMédia
10152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 52, 10, 57, 28, 58, 24, 57.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 170 e desvio-padrão 20. Que proporção P dos valores está abaixo de 160?

μ = 170σ = 20x = 160
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,3510,120,330,25μ = 1,45

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

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,35, 0,1, 0,3, 0,25
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)10,2520,2530,1540,250,15μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 3X + 4. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,25, 0,25, 0,15, 0,2, 0,15Y = 3X + 4
σY =
7.Distribuição normalMédia
6077,5P = ?

As notas de prova seguem uma distribuição normal com média 65 pontos e desvio-padrão 10 pontos. Que fração está entre 60 e 77,5 pontos? Dê P em forma decimal.

μ = 65σ = 10x1 = 60x2 = 77,5
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 65x = ?90%

As notas de prova seguem uma distribuição normal com média 65 pontos e desvio-padrão 10 pontos. Calcule o valor x abaixo do qual estão 90% delas (o percentil 90).

μ = 65σ = 10P = 90%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
x̄E₁ = 4,690%, n = 64x̄E₂ = ?90%, n = 16

Um intervalo de confiança de 90% para uma média, baseado em 64 observações e σ conhecido, tem margem de erro de 4,6. Qual é a margem de erro E₂ se o mesmo estudo usar 16 observações?

90%n₁ = 64E₁ = 4,6n₂ = 16
E₂ =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 32, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1,595%

O desvio-padrão da população é 32. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 95% para a média tenha margem de erro de no máximo 1,5?

σ = 32E = 1,595%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,0302,03

Uma amostra de 36 estudantes tem nota média 502,8 e desvio-padrão amostral 8. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 500.

μ₀ = 500x̄ = 502,8s = 8n = 36
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,64501,645

Uma amostra de 16 medições tem média 120,4. O desvio-padrão da população é 4. Calcule o limite inferior L do intervalo de confiança a 90 % para a média.

x̄ = 120,4σ = 4n = 1690%
L =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy2474536728811092xy5106080

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
xy189320106221172411826132xy2025100120x = 21

A tabela dá 5 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Preveja ŷ para x = 21.

n = 5x = 21
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes26121755funcionários37162679Total632843134

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

total da linha = 55total da coluna = 43N = 134
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil
dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 2 linhas e 2 colunas (sem contar os totais). Usando a tabela, encontre o valor crítico χ²crit ao nível de significância α = 0,01.

α = 0,01
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Teste t para amostras independentes

Porque é esta a resposta

O teste t para amostras independentes compara duas médias de grupo. O qui-quadrado é para frequências; o Wilcoxon, para amostras relacionadas com dados não paramétricos.

Resposta

A · Teste t para amostras independentes
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Por causa do viés de publicação, estudos nulos não publicados podem estar faltando

Porque é esta a resposta

Se resultados nulos são publicados com menos frequência, o efeito combinado fica inflado. Gráficos de funil e a busca por dados não publicados ajudam a detectar e reduzir isso.

Resposta

C · Por causa do viés de publicação, estudos nulos não publicados podem estar faltando
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 19,75

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 = 286/7 = 40,86

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 11,14² + (−30,86)² + 16,14² + (−12,86)² + 17,14² + (−16,86)² + 16,14² = 2341

Desvio-padrão

s = √(2341/6) = 19,75

Resposta

s = 19,75
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: σ = 1,203

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 = 0·0,35 + 1·0,1 + 2·0,3 + 3·0,25 = 1,45

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,35 + 1·0,1 + 4·0,3 + 9·0,25 = 3,55

Variância

Var(X) = 3,55 − 1,45² = 1,447
σ = √1,447 = 1,203

Resposta

σ = 1,203
6.Probabilidades

Resposta: σY = 4,229

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 = 2,75, Var(X) = 1,988, σX = 1,41

Mudança linear

σY = |3|·1,41 = 4,229

Resposta

σY = 4,229

A média de fato se desloca: E(Y) = 3·2,75 + 4 = 12,25.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,5858

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 = (60 − 65)/10 = −0,5
z₂ = (77,5 − 65)/10 = 1,25

Área entre os valores

P = Φ(1,25) − Φ(−0,5) = 0,8944 − 0,3085 = 0,5858

Resposta

P = 0,5858
8.Distribuição normal

Resposta: x = 77,82 pontos

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) = 0,9 → z = 1,282

De volta a x

x = 65 + 1,282·10 = 77,82 pontos

Resposta

x = 77,82 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: E₂ = 9,2

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 = (1,645/1,645)·√(64/16) = 2

Nova margem

E₂ = 4,6·2 = 9,2

Resposta

E₂ = 9,2
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 1749

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 = (1,96·32/1,5)² = 1748

Arredondar para cima

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

n = 1749

Resposta

n = 1749
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 2,1

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).

Erro-padrão

SE = 8/√36 = 8/6 = 1,333

Estatística de teste

t = (502,8 − 500)/1,333 = 2,1

Resposta

t = 2,1
t0,025; df = 35 = 2,03

|t| > 2,03, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: L = 118,8

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).

Margem de erro

E = 1,645·4/√16 = 1,645

Limite do intervalo

L = 120,4 − 1,645 = 118,8

Resposta

L = 118,8
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.

Médias

x̄ = 30/5 = 6
ȳ = 345/5 = 69

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 236
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1422

Coeficiente de correlação

r = 236/√(40·1422) = 0,9895

Resposta

r = 0,9895
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 108,7

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 = 110/5 = 22
ȳ = 566/5 = 113,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 180

Reta de regressão

b = 180/40 = 4,5
a = 113,2 − 4,5·22 = 14,2
ŷ = 14,2 + 4,5·x

Previsão

ŷ = 14,2 + 4,5·21 = 108,7

Resposta

ŷ = 108,7
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 17,65

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.

Frequência esperada

E = 55·43/134 = 17,65

Resposta

E = 17,65
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 6,635

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 = (2 − 1)·(2 − 1) = 1

Tabela

χ²crit(df = 1, α = 0,01) = 6,635

Resposta

χ²crit = 6,635

Rejeite H₀ se o χ² calculado for maior que este valor.

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