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

Instruções padronizadas são usadas num experimento para que:

  1. ATodos os participantes recebam as mesmas informações da mesma forma
  2. BOs resultados se tornem estatisticamente significativos
  3. CO pesquisador possa adaptar o procedimento às necessidades de cada participante
  4. DOs participantes possam escolher as próprias condições
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador compara três ou mais médias de grupo. Por que usar uma ANOVA de um fator em vez de vários testes t?

  1. ATestes t exigem dados qualitativos
  2. BVários testes t inflam a taxa global de erro do tipo I
  3. CA ANOVA sempre encontra efeitos maiores que o conjunto equivalente de testes t
  4. DTestes t não lidam com números acima de 100
3.Estatística descritivaMédia
152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 54, 12, 22, 12, 37, 58, 59.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 50 e desvio-padrão 20. Calcule a pontuação z z de uma nota de 70.

μ = 50σ = 20x = 70
z =
5.ProbabilidadesMédia
P(pelo menos um seis) = ??1?2?3?4P(seis) = 1/6 em cada lançamento

Lança-se um dado equilibrado 4 vezes. Qual é a probabilidade P de sair pelo menos um seis?

n = 4
P =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−50,69200,3950,01

Um jogo custa €5 para jogar. Você ganha €25 com probabilidade 0,3 e €100 com probabilidade 0,01; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €5€25: p = 0,3€100: p = 0,01
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
452560P = ?

As durações de baterias seguem uma distribuição normal com média 500 h e desvio-padrão 40 h. Que fração está entre 452 e 560 h? Dê P em forma decimal.

μ = 500σ = 40x1 = 452x2 = 560
P =
8.Distribuição normalDifícil
0,04 mm0D − d?

Os diâmetros D dos furos são normais com média 25,04 mm e desvio padrão 0,015 mm. Os diâmetros d dos eixos são independentes e normais com média 25 mm e desvio padrão 0,01 mm. Um eixo escolhido ao acaso encaixa quando D − d > 0. Encontre a probabilidade P de ele encaixar. Arredonde z para duas casas decimais.

furo: μ = 25,04 mm, σ = 0,015 mmeixo: μ = 25 mm, σ = 0,01 mm
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 25, s = 16,5LU = ?x̄ = 87,5E99%

Uma amostra de 25 itens tem média 87,5 e desvio-padrão s = 16,5. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite superior do intervalo de confiança de 99% para a média.

n = 25x̄ = 87,5s = 16,599%t(24) = 2,797
limite superior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 30, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 395%

O desvio-padrão da população é 30. 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 3?

σ = 30E = 395%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −1,98401,984

Uma amostra de 100 estudantes tem nota média 74,64 e desvio-padrão amostral 4. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 75.

μ₀ = 75x̄ = 74,64s = 4n = 100
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
σ = 8, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 395%

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 3? O desvio-padrão é 8. Calcule o menor tamanho de amostra n.

σ = 8E = 395%
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy141245354456567664xy24640506070

A tabela dá 6 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 = 6
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy338436538642738xy4636384042ŷ = 39

A tabela dá 5 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Para que valor x a reta prevê ŷ = 39?

n = 5ŷ = 39
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno35173991turno noturno383438110Total735177201

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

total da linha = 110total da coluna = 77N = 201
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

Um teste qui-quadrado de aderência verifica se as frequências em 4 categorias seguem uma distribuição de Poisson cuja média é estimada a partir dos mesmos dados. Usando a tabela, encontre o valor crítico χ²crit ao nível de significância α = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Todos os participantes recebam as mesmas informações da mesma forma

Porque é esta a resposta

A padronização elimina a variação no procedimento como variável estranha e torna o estudo replicável.

Resposta

A · Todos os participantes recebam as mesmas informações da mesma forma
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Vários testes t inflam a taxa global de erro do tipo I

Porque é esta a resposta

Fazer muitos testes em pares multiplica a chance de um falso positivo. A ANOVA testa todos os grupos juntos e é seguida de testes post hoc corrigidos.

Resposta

B · Vários testes t inflam a taxa global de erro do tipo I
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 21,16

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 = 254/7 = 36,29

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 17,71² + (−24,29)² + (−14,29)² + (−24,29)² + 0,7143² + 21,71² + 22,71² = 2685

Desvio-padrão

s = √(2685/6) = 21,16

Resposta

s = 21,16
4.Estatística descritiva

Resposta: z = 1

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 = (70 − 50)/20 = 1

Resposta

z = 1
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,5177

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)4 = 0,4823
P = 1 − 0,4823 = 0,5177

Resposta

P = 0,5177
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = 3,5 €

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.

Resultados líquidos

G: 20 (p = 0,3), 95 (p = 0,01), −5 (p = 0,69)

Valor esperado

E(G) = 20·0,3 + 95·0,01 − 5·0,69 = 3,5 €

Resposta

E(G) = 3,5 €

Um valor positivo significa que você ganha dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8181

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 = (452 − 500)/40 = −1,2
z₂ = (560 − 500)/40 = 1,5

Área entre os valores

P = Φ(1,5) − Φ(−1,2) = 0,9332 − 0,1151 = 0,8181

Resposta

P = 0,8181
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,9868

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 = 25,04 − 25 = 0,04 mm, σ = 0,01803 mm

Padronizar

z = (0 − 0,04)/0,01803 = −2,22

Probabilidades

P = 1 − Φ(−2,22) = 0,9868

Resposta

P = 0,9868
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 96,73

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 = 24, t = 2,797

Margem de erro

E = 2,797·16,5/√25 = 9,23

Intervalo

87,5 ± 9,23 → [78,27, 96,73]

Resposta

limite superior = 96,73
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 = (1,96·30/3)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 = −0,9

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).

Erro-padrão

SE = 4/√100 = 4/10 = 0,4

Estatística de teste

t = (74,64 − 75)/0,4 = −0,9

Resposta

t = −0,9
t0,025; df = 99 = 1,984

|t| < 1.984, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 28

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 = (1,96·8/3)² = 27,32

Arredondar para cima

n = 28

Resposta

n = 28
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9174

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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 327/6 = 54,5

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 91,5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 521,5

Coeficiente de determinação

r² = 91,5²/(17,5·521,5) = 0,9174

Resposta

r² = 0,9174

Cerca de 91,74% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 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 = 25/5 = 5
ȳ = 192/5 = 38,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 6

Reta de regressão

b = 6/10 = 0,6
a = 38,4 − 0,6·5 = 35,4
ŷ = 35,4 + 0,6·x

Resolver para x

x = (39 − 35,4)/0,6 = 6

Resposta

x = 6
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 42,14

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 = 110·77/201 = 42,14

Resposta

E = 42,14
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 5,991

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 = 4 − 1 − 1 = 2

Tabela

χ²crit(df = 2, α = 0,05) = 5,991

Resposta

χ²crit = 5,991

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

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