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

Por que as categorias de comportamento de uma observação são operacionalizadas antes da coleta de dados?

  1. APara que a observação se torne um experimento
  2. BPara que os observadores registrem os mesmos comportamentos de forma consistente, melhorando a confiabilidade
  3. CPara que os participantes saibam exatamente o que está sendo registrado
  4. DPara que a hipótese possa ser mudada depois de ver os dados
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Qual é o principal objetivo da alocação aleatória às condições num experimento?

  1. AAumentar a taxa de resposta
  2. BDistribuir igualmente as variáveis dos participantes para que não confundam os resultados
  3. CTornar a amostra representativa da população-alvo para que os resultados possam ser generalizados
  4. DGarantir que os participantes não saibam o objetivo
3.Estatística descritivaMédia
1520253035404550

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 44, 54, 40, 15, 53.

n = 5
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 50 e desvio-padrão 8. Calcule a pontuação z z de uma nota de 53,2.

μ = 50σ = 8x = 53,2
z =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 3azuis: 6

Um saco tem 3 bolas vermelhas e 6 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

3 / 6
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 9, p = 0,1: P(X = 2) = ?k0123456789

Um teste tem 9 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,1, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 2?

n = 9p = 0,1k = 2
P =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada à direita de z = 0,7995

Arraste z para que a área sombreada sob a curva normal padrão, à direita de z, seja 0,7995. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,7995
z =
8.Distribuição normalDifícil
557085100115130145pontostopo 80%

Os pontuações de QI têm distribuição normal com média 100 pontos e desvio padrão 15 pontos. Arraste o ponto de corte para que os 80% superiores sombreados fiquem à direita dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 100 pontosσ = 15 pontos80%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 11, s = 4LU = ?x̄ = 112E99%

Uma amostra de 11 itens tem média 112 e desvio-padrão s = 4. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite superior do intervalo de confiança de 99% para a média.

n = 11x̄ = 112s = 499%t(10) = 3,169
limite superior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 5, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,595%

O desvio-padrão da população é 5. 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 0,5?

σ = 5E = 0,595%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −1,9901,99

Uma amostra de 81 estudantes tem nota média 118 e desvio-padrão amostral 8. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 120.

μ₀ = 120x̄ = 118s = 8n = 81
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
μ₀x̄c

Um teste z unilateral de H₀: μ = 100 contra H₁: μ > 100 é feito com α = 0,01 e uma amostra de 36; o desvio-padrão é conhecido e vale 12. Na realidade a média é 104. Encontre a probabilidade de um erro do tipo II β em porcentagem.

μ₀ = 100μ = 104σ = 12n = 36α = 0,01
β = %
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy1772198321922310625114xy202580100

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
xy12322031341357xy24101520ŷ = 17

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. Para que valor x a reta prevê ŷ = 17?

n = 5ŷ = 17
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
melhorounão melhorouTotalnovo medicamento182240placebo483280Total6654120

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 = 1202 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 2 linhas e 6 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

2 × 6
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Para que os observadores registrem os mesmos comportamentos de forma consistente, melhorando a confiabilidade

Porque é esta a resposta

Categorias claras e observáveis (por exemplo, "bate com a mão aberta") reduzem o julgamento subjetivo e aumentam a confiabilidade entre observadores.

Resposta

B · Para que os observadores registrem os mesmos comportamentos de forma consistente, melhorando a confiabilidade
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Distribuir igualmente as variáveis dos participantes para que não confundam os resultados

Porque é esta a resposta

A alocação aleatória equilibra as diferenças individuais entre as condições, sustentando conclusões causais. A amostragem aleatória diz respeito à generalização para uma população.

Resposta

B · Distribuir igualmente as variáveis dos participantes para que não confundam os resultados
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 15,8

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 = 206/5 = 41,2

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 2,8² + 12,8² + (−1,2)² + (−26,2)² + 11,8² = 998,8

Desvio-padrão

s = √(998,8/4) = 15,8

Resposta

s = 15,8
4.Estatística descritiva

Resposta: z = 0,4

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 = (53,2 − 50)/8 = 0,4

Resposta

z = 0,4
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,08333

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.

Primeira e segunda tiragem

P = 3/9 · 2/8 = 6/72 = 0,08333

Resposta

P = 0,08333
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,1722

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 = 2) = 36·0,12·0,97 = 36·0,01·0,4783 = 0,1722

Resposta

P = 0,1722
7.Distribuição normal

Resposta: z = −0,84

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 − 0,7995 = 0,2005

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,2005 dentro da tabela e leia z.

z = −0,84

Resposta

z = −0,84
8.Distribuição normal

Resposta: x = 87,4 pontos

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

Φ(z) = 0,2

z da tabela

z ≈ −0,84

De volta às unidades originais

x = 100 − 0,84·15 = 87,4 pontos

Resposta

x = 87,4 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 115,8

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 = 10, t = 3,169

Margem de erro

E = 3,169·4/√11 = 3,822

Intervalo

112 ± 3,822 → [108,2, 115,8]

Resposta

limite superior = 115,8
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 385

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 = (1,96·5/0,5)² = 384,2

Arredondar para cima

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

n = 385

Resposta

n = 385
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −2,25

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/√81 = 8/9 = 0,8889

Estatística de teste

t = (118 − 120)/0,8889 = −2,25

Resposta

t = −2,25
t0,025; df = 80 = 1,99

|t| > 1,99, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: β = 62,78 %

Poder de um teste: poder = 1 − β é a probabilidade de rejeitar H₀ quando ela é falsa. Encontre o limite x̄c a partir de μ₀ e z_α, depois calcule a probabilidade de cair além de x̄c usando a média verdadeira: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

Média amostral crítica

SE = 12/√36 = 2
x̄c = 100 + 2,326·2 = 104,7

z sob a média verdadeira

z = (104,7 − 104)/2 = 0,326

Erro do tipo II

poder = P(Z > 0,326) = 37,22%
β = 100% − 37,22% = 62,78%

Resposta

β = 62,78%
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9945

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 = 105/5 = 21
ȳ = 467/5 = 93,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 214
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1151

Coeficiente de determinação

r² = 214²/(40·1151) = 0,9945

Resposta

r² = 0,9945

Cerca de 99,45% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 2,538

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 = 76/5 = 15,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −39

Reta de regressão

b = −39/10 = −3,9
a = 15,2 − (−3,9)·3 = 26,9
ŷ = 26,9 − 3,9·x

Resolver para x

x = (17 − 26,9)/(−3,9) = 2,538

Resposta

x = 2,538
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 2,424

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: 40·66/120 = 22, 40·54/120 = 18
placebo: 80·66/120 = 44, 80·54/120 = 36

Estatística qui-quadrado

χ² = (18 − 22)²/22 + (22 − 18)²/18 + (48 − 44)²/44 + (32 − 36)²/36
χ² = 2,424

Resposta

χ² = 2,424

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 5

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)·(6 − 1) = 5

Resposta

df = 5

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