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

Um novo questionário de depressão prevê quais estudantes vão procurar tratamento no próximo ano. Isso apoia que tipo de validade?

  1. AValidade preditiva
  2. BValidade de conteúdo
  3. CValidade de face
  4. DValidade concorrente
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador mede o efeito do ruído sobre a concentração. Por acaso, os participantes da condição com ruído foram testados de manhã e os da condição silenciosa à tarde. Qual é o problema?

  1. AA hora do dia é uma variável de confusão
  2. BOs dados estão em nível nominal
  3. CA hora do dia é a variável dependente
  4. DO estudo tem condições demais
3.Estatística descritivaMédia
152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 34, 55, 55, 25, 13.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 100 e desvio-padrão 5. Que proporção P dos valores está acima de 90?

μ = 100σ = 5x = 90
P =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 8azuis: 7

Um saco tem 8 bolas vermelhas e 7 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

8 / 7
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 11, p = 0,2: P(X = 1) = ?k01234567891011

Um teste tem 11 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,2, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 1?

n = 11p = 0,2k = 1
P =
7.Distribuição normalMédia
250 kg251,6 kgT = X₁ + … + X₁₀?

As massas de sacos de cimento são independentes e normais com média 25 kg e desvio padrão 0,5 kg. Encontre a probabilidade P de a massa total de 10 deles ficar abaixo de 251,6 kg. Arredonde z para duas casas decimais.

μ = 25 kgσ = 0,5 kgn = 10< 251.6 kg
P =
8.Distribuição normalDifícil
157164171178185192199cmbase 60%

Os alturas de homens adultos têm distribuição normal com média 178 cm e desvio padrão 7 cm. Arraste o ponto de corte para que os 60% inferiores sombreados fiquem à esquerda dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 178 cmσ = 7 cm60%
x = cm
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 13, sd​ = 7,50L = ?Ud̄ = 4,4E90%

A pressão arterial de 13 pacientes é medida antes e depois de um tratamento. As diferenças d = antes − depois (mmHg) têm média 4,4 e desvio-padrão 7,5. Encontre o limite inferior do intervalo de confiança de 90% para a diferença média.

n = 13d̄ = 4,4sd = 7,590%t(12) = 1,782
limite inferior = mmHg
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 34, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 295%

O desvio-padrão da população é 34. 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 2?

σ = 34E = 295%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,01102,011

Uma amostra de 49 estudantes tem nota média 119 e desvio-padrão amostral 4. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 120.

μ₀ = 120x̄ = 119s = 4n = 49
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 = 0,10 e uma amostra de 25; o desvio-padrão é conhecido e vale 12,5. Na realidade a média é 102,75. Encontre o poder 1 − β do teste em porcentagem.

μ₀ = 100μ = 102,75σ = 12,5n = 25α = 0,10
1 − β = %
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy1523595667819891188xy5106080

A tabela dá 6 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 6
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy1577178919108211142313725139xy15202580100120140ŷ = 112

A tabela dá 6 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Para que valor x a reta prevê ŷ = 112?

n = 6ŷ = 112
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano20181957rural32224094Total524059151

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

total da linha = 57total da coluna = 59N = 151
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil
simnãoTotalfábrica A493180fábrica B6634100fábrica C2575100Total140140280dfα = 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 = 2803 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Validade preditiva

Porque é esta a resposta

A validade preditiva se demonstra quando os escores preveem um critério posterior. A validade concorrente usa um critério medido ao mesmo tempo.

Resposta

A · Validade preditiva
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · A hora do dia é uma variável de confusão

Porque é esta a resposta

Como o ruído e o horário do teste variam juntos, qualquer diferença pode se dever a um ou ao outro. Distribuir aleatoriamente os horários de teste ou manter o horário constante eliminaria a confusão.

Resposta

A · A hora do dia é uma variável de confusão
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 18,54

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 = 182/5 = 36,4

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−2,4)² + 18,6² + 18,6² + (−11,4)² + (−23,4)² = 1375

Desvio-padrão

s = √(1375/4) = 18,54

Resposta

s = 18,54
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,9772

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 = −2

Tabela da normal padrão

Φ(−2) = 0,02275
P = 1 − 0,02275 = 0,9772

Resposta

P = 0,9772
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,2667

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 = 8/15 · 7/14 = 56/210 = 0,2667

Resposta

P = 0,2667
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,2362

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 = 1) = 11·0,21·0,810 = 11·0,2·0,1074 = 0,2362

Resposta

P = 0,2362
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8438

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 = 250 kg, σT = 0,5·√10 = 1,581 kg

Padronizar

z = (251,6 − 250)/1,581 = 1,01

Probabilidades

P = Φ(1,01) = 0,8438

Resposta

P = 0,8438
8.Distribuição normal

Resposta: x = 179,8 cm

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) = 0,6

z da tabela

z ≈ 0,25

De volta às unidades originais

x = 178 + 0,25·7 = 179,8 cm

Resposta

x = 179,8 cm
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 0,6932 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 = 12, t = 1,782

Margem de erro

E = 1,782·7,5/√13 = 3,707

Intervalo

4,4 ± 3,707 → [0,6932, 8,107]

Resposta

limite inferior = 0,6932 mmHg
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 1111

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 = (1,96·34/2)² = 1110

Arredondar para cima

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

n = 1111

Resposta

n = 1111
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −1,75

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/√49 = 4/7 = 0,5714

Estatística de teste

t = (119 − 120)/0,5714 = −1,75

Resposta

t = −1,75
t0,025; df = 48 = 2,011

|t| < 2.011, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: 1 − β = 42,78 %

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 = 12,5/√25 = 2,5
x̄c = 100 + 1,282·2,5 = 103,2

z sob a média verdadeira

z = (103,2 − 102,75)/2,5 = 0,182

Potência

poder = P(Z > 0,182) = 42,78%
1 − β = 42,78%

Resposta

1 − β = 42,78%
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9438

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 = 36/6 = 6
ȳ = 435/6 = 72,5

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 285
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1230

Coeficiente de determinação

r² = 285²/(70·1230) = 0,9438

Resposta

r² = 0,9438

Cerca de 94,38% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 20,2

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 = 120/6 = 20
ȳ = 664/6 = 110,7

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 460

Reta de regressão

b = 460/70 = 6,571
a = 110,7 − 6,571·20 = −20,76
ŷ = −20,76 + 6,571·x

Resolver para x

x = (112 − (−20,76))/6,571 = 20,2

Resposta

x = 20,2
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 22,27

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 = 57·59/151 = 22,27

Resposta

E = 22,27
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 39,29

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: 40, 40
fábrica B: 50, 50
fábrica C: 50, 50

Estatística qui-quadrado

χ² = (49 − 40)²/40 + (31 − 40)²/40 + (66 − 50)²/50 + (34 − 50)²/50 + (25 − 50)²/50 + (75 − 50)²/50
χ² = 39,29

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
39,29 > 9,210

Resposta

χ² = 39,29

χ² está acima do valor crítico, então H₀ é rejeitada: as variáveis parecem estar relacionadas.

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