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

Operacionalização significa:

  1. ARealizar a pesquisa em um ambiente operacional real, como um hospital
  2. BEscolher um teste estatístico
  3. CDefinir variáveis de forma precisa e mensurável
  4. DDar instruções aos participantes
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador usa questionário, entrevistas e observação para estudar o estresse no trabalho, e os resultados concordam. Como se chama essa abordagem?

  1. AReplicação
  2. BTriangulação
  3. CContrabalanceamento
  4. DEstratificação
3.Estatística descritivaMédia
2025303540

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 18, 23, 28, 44, 37.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 50 e desvio-padrão 20. Que proporção P dos valores está acima de 30?

μ = 50σ = 20x = 30
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,310,2520,2530,2μ = 1,35

Para a distribuição mostrada, encontre a variância Var(X) de X.

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,3, 0,25, 0,25, 0,2
Var(X) =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)10,0520,3530,3540,250,05μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 2X + 5. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,05, 0,35, 0,35, 0,2, 0,05Y = 2X + 5
σY =
7.Distribuição normalMédia
5070P = ?

As notas de prova seguem uma distribuição normal com média 65 pontos e desvio-padrão 10 pontos. Que fração está entre 50 e 70 pontos? Dê P em forma decimal.

μ = 65σ = 10x1 = 50x2 = 70
P =
8.Distribuição normalDifícil
4 s0X − Y?

O tempo de volta X do corredor A e o tempo de volta Y do corredor B são independentes e normais: X tem média 52 s e desvio padrão 4 s, Y tem média 48 s e desvio padrão 3 s. Encontre a probabilidade P de X ser maior que Y. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 52 s, σX = 4 sμY = 48 s, σY = 3 s
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E99%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 50 celulares, média 83,5 h, desvio-padrão conhecido 12 h. Modelo 2: 30 celulares, média 92,5 h, desvio-padrão conhecido 9 h. Encontre o limite inferior do intervalo de confiança de 99% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 50x̄₁ = 83,5 hσ₁ = 12 hn₂ = 30x̄₂ = 92,5 hσ₂ = 9 h99%
limite inferior = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
p = 0,5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0590%

Não se sabe nada de antemão sobre a proporção de produtos defeituosos. Quantos produtos n devem ser inspecionados para que um intervalo de confiança de 90% para a proporção tenha margem de erro de no máximo 0,05?

p = 0,5E = 0,0590%
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 81,5 mm, e o desvio-padrão conhecido da linha é 6 mm. Linha 2: uma amostra de 80 peças tem média de 75,9 mm, desvio-padrão conhecido de 14 mm. Encontre a estatística de teste z para H₀: μ₁ = μ₂, tomando a diferença como x̄₁ − x̄₂ (linha 1 menos linha 2).

n₁ = 60x̄₁ = 81,5 mmσ₁ = 6 mmn₂ = 80x̄₂ = 75,9 mmσ₂ = 14 mm
z =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,64501,645

Uma amostra de 64 medições tem média 118,3. O desvio-padrão da população é 8. Calcule o limite superior U do intervalo de confiança a 90 % para a média.

x̄ = 118,3σ = 8n = 6490%
U =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy236339449546652xy24635404550

A tabela dá 5 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 5
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy129228325425523xy24242628ŷ = 24

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 = 24?

n = 5ŷ = 24
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno412241104turno noturno1591034Total563151138

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

total da linha = 34total da coluna = 56N = 138
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil
simnãoTotalfábrica A275380fábrica B194160fábrica C144660Total60140200dfα = 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 = 2003 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Definir variáveis de forma precisa e mensurável

Porque é esta a resposta

Operacionalizar variáveis transforma conceitos abstratos em medidas específicas, para que a pesquisa possa ser replicada.

Resposta

C · Definir variáveis de forma precisa e mensurável
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Triangulação

Porque é esta a resposta

A triangulação usa vários métodos, fontes ou pesquisadores. A concordância entre eles aumenta a confiança na validade dos resultados.

Resposta

B · Triangulação
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 10,51

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 = 150/5 = 30

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−12)² + (−7)² + (−2)² + 14² + 7² = 442

Desvio-padrão

s = √(442/4) = 10,51

Resposta

s = 10,51
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,8413

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

Tabela da normal padrão

Φ(−1) = 0,1587
P = 1 − 0,1587 = 0,8413

Resposta

P = 0,8413
5.Probabilidades

Resposta: Var(X) = 1,227

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 + 1·0,25 + 2·0,25 + 3·0,2 = 1,35

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,3 + 1·0,25 + 4·0,25 + 9·0,2 = 3,05

Variância

Var(X) = 3,05 − 1,35² = 1,227

Resposta

Var(X) = 1,227
6.Probabilidades

Resposta: σY = 1,926

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 = 2,85, Var(X) = 0,9275, σX = 0,9631

Mudança linear

σY = |2|·0,9631 = 1,926

Resposta

σY = 1,926

A média de fato se desloca: E(Y) = 2·2,85 + 5 = 10,7.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,6247

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 = (50 − 65)/10 = −1,5
z₂ = (70 − 65)/10 = 0,5

Área entre os valores

P = Φ(0,5) − Φ(−1,5) = 0,6915 − 0,06681 = 0,6247

Resposta

P = 0,6247
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,7881

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 = 52 − 48 = 4 s, σ = 5 s

Padronizar

z = (0 − 4)/5 = −0,8

Probabilidades

P = 1 − Φ(−0,8) = 0,7881

Resposta

P = 0,7881
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = −15,09 h

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.

Estimativa pontual

x̄₁ − x̄₂ = 83,5 − 92,5 = −9

Erro-padrão

SE = √(12²/50 + 9²/30) = 2,362

Margem de erro

E = 2,576·2,362 = 6,085

Intervalo

−9 ± 6,085 → [−15,09, −2,915]

Resposta

limite inferior = −15,09 h

O intervalo não contém 0, então as médias diferem significativamente.

10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 271

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.

Resolver em ordem a n

n = 1,645²·0,5·0,5/0,05² = 270,6

Arredondar para cima

n = 271

Resposta

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

Resposta: z = 3,207

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 = √(6²/60 + 14²/80) = √3,05 = 1,746

Estatística de teste

z = (81,5 − 75,9)/1,746 = 3,207

Resposta

z = 3,207

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

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: U = 119,9

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 = 1,645·8/√64 = 1,645

Limite do intervalo

U = 118,3 + 1,645 = 119,9

Resposta

U = 119,9
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,8394

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 = 20/5 = 4
ȳ = 222/5 = 44,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 39
Syy = Σ(y − ȳ)² = 181,2

Coeficiente de determinação

r² = 39²/(10·181,2) = 0,8394

Resposta

r² = 0,8394

Cerca de 83,94% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 4,333

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 = 130/5 = 26

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −15

Reta de regressão

b = −15/10 = −1,5
a = 26 − (−1,5)·3 = 30,5
ŷ = 30,5 − 1,5·x

Resolver para x

x = (24 − 30,5)/(−1,5) = 4,333

Resposta

x = 4,333
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 13,8

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 = 34·56/138 = 13,8

Resposta

E = 13,8
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 1,885

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: 24, 56
fábrica B: 18, 42
fábrica C: 18, 42

Estatística qui-quadrado

χ² = (27 − 24)²/24 + (53 − 56)²/56 + (19 − 18)²/18 + (41 − 42)²/42 + (14 − 18)²/18 + (46 − 42)²/42
χ² = 1,885

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
1,885 < 9,210

Resposta

χ² = 1,885

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

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