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

Qual teste não paramétrico compara duas amostras relacionadas, como escores antes e depois numa escala ordinal?

  1. ATeste t para amostras independentes
  2. BTeste qui-quadrado de independência
  3. CTeste U de Mann-Whitney
  4. DTeste de postos sinalizados de Wilcoxon
3.Estatística descritivaMédia
152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 55, 57, 57, 13, 56.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 40. Que proporção P dos valores está acima de 452?

μ = 500σ = 40x = 452
P =
5.ProbabilidadesMédia
n = 12k = 4N = ?

De quantas maneiras N se pode escolher uma comissão de 4 pessoas num grupo de 12? A ordem não interessa.

n = 12k = 4
N =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)10,320,2530,140,35μ

X tem a distribuição mostrada e Y = −2X + 1. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,3, 0,25, 0,1, 0,35Y = −2X + 1
σY =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z e z = 0,8355

Arraste z para que a área sombreada entre −z e z sob a curva normal padrão seja 0,8355. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,8355
z =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 250x = ?10%

As massas de sacos seguem uma distribuição normal com média 250 g e desvio-padrão 5 g. Calcule o valor x abaixo do qual estão 10% delas (o percentil 10).

μ = 250σ = 5P = 10%
x = g
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 25, s = 1,5LU = ?x̄ = 88E95%

Uma amostra de 25 itens tem média 88 e desvio-padrão s = 1,5. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite superior do intervalo de confiança de 95% para a média.

n = 25x̄ = 88s = 1,595%t(24) = 2,064
limite superior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(15) = 1,7530LU = ?x̄₁ − x̄₂E90%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 8 parcelas, produção média 39,5 kg, desvio-padrão 3,5 kg. Grupo de parcelas 2: 9 parcelas, média 28,5 kg, desvio-padrão 1,5 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 90% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 8x̄₁ = 39,5s₁ = 3,5n₂ = 9x̄₂ = 28,5s₂ = 1,590%t(15) = 1,753
limite superior = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −1,9901,99

Uma amostra de 81 estudantes tem nota média 72,67 e desvio-padrão amostral 15. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 75.

μ₀ = 75x̄ = 72,67s = 15n = 81
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 1,5α = 0,01βσ = 6, poder 90%, n = ?

Um teste z unilateral com α = 0,01 deve detectar um deslocamento da média de 1,5 unidades com poder de 90%. O desvio-padrão é 6. Encontre o tamanho mínimo da amostra n.

α = 0,01poder = 90%δ = 1,5σ = 6zα = 2,326zβ = 1,282
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy2841061081410171221xy510101520

A tabela dá 6 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 6Σx = 42Σy = 80Σx² = 364Σy² = 1190Σxy = 650
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy274961181510191220xy510101520x = 5

A tabela dá 6 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (5, 15). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(5, 15)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
tossesem tosseTotalfumantes6535100não fumantes8931120Total15466220

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 = 2202 × 2
χ² =
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 8 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: B · 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

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

Resposta: D · Teste de postos sinalizados de Wilcoxon

Porque é esta a resposta

O teste de Wilcoxon é para dados ordinais pareados; o U de Mann-Whitney é o equivalente para grupos independentes.

Resposta

D · Teste de postos sinalizados de Wilcoxon
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 19,36

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 = 238/5 = 47,6

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 7,4² + 9,4² + 9,4² + (−34,6)² + 8,4² = 1499

Desvio-padrão

s = √(1499/4) = 19,36

Resposta

s = 19,36
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,8849

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 = −1,2

Tabela da normal padrão

Φ(−1,2) = 0,1151
P = 1 − 0,1151 = 0,8849

Resposta

P = 0,8849
5.Probabilidades

Resposta: N = 495

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.

Combinações

C(12, 4) = (12·11·10·9)/(4·3·2·1) = 495

Resposta

N = 495
6.Probabilidades

Resposta: σY = 2,49

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 = 2,5, Var(X) = 1,55, σX = 1,245

Mudança linear

σY = |−2|·1,245 = 2,49

Resposta

σY = 2,49

A média de fato se desloca: E(Y) = −2·2,5 + 1 = −4.

7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,39

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 + 0,8355)/2 = 0,9177

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,9177 dentro da tabela e leia z.

z = 1,39

Resposta

z = 1,39
8.Distribuição normal

Resposta: x = 243,6 g

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) = 0,1 → z = −1,282

De volta a x

x = 250 + −1,282·5 = 243,59 g

Resposta

x = 243,59 g
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 88,62

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 = 2,064

Margem de erro

E = 2,064·1,5/√25 = 0,6192

Intervalo

88 ± 0,6192 → [87,38, 88,62]

Resposta

limite superior = 88,62
10.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 13,24 kg

Intervalo para uma diferença: estimativa ± valor crítico × erro-padrão. Para duas médias independentes com σ conhecido: SE = √(σ₁²/n₁ + σ₂²/n₂) e z. Com variâncias iguais desconhecidas: s_p combinado e t com n₁ + n₂ − 2 graus de liberdade. Para dados pareados, trabalhe com as diferenças: d̄ ± t·s_d/√n.

Desvio-padrão combinado

sp² = (7·3,5² + 8·1,5²)/15 = 6,917
sp = 2,63

Margem de erro

E = 1,753·2,63·√(1/8 + 1/9) = 2,24

Intervalo

11 ± 2,24 → [8,76, 13,24]

Resposta

limite superior = 13,24 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −1,398

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 = 15/√81 = 15/9 = 1,667

Estatística de teste

t = (72,67 − 75)/1,667 = −1,398

Resposta

t = −1,398
t0,025; df = 80 = 1,99

|t| < 1.99, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 209

Tamanho de amostra para um teste: para detectar um deslocamento real δ com poder 1 − β em um teste z unilateral ao nível α, o erro-padrão deve satisfazer δ = (z_α + z_β)·σ/√n, então n = ((z_α + z_β)·σ/δ)², arredondado para cima.

Resolver em ordem a n

n = ((2,326 + 1,282)·6/1,5)² = 208,3

Arredondar para cima

n = 209

Resposta

n = 209
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9686

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.

Somas centradas

Sxy = 650 − 42·80/6 = 90
Sxx = 364 − 42²/6 = 70
Syy = 1190 − 80²/6 = 123,3

Coeficiente de correlação

r = 90/√(70·123,3) = 0,9686

Resposta

r = 0,9686
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 4,329

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 = 42/6 = 7
ȳ = 81/6 = 13,5

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 99

Reta de regressão

b = 99/70 = 1,414
a = 13,5 − 1,414·7 = 3,6
ŷ = 3,6 + 1,414·x

Valor previsto

ŷ = 3,6 + 1,414·5 = 10,67

Resíduo

e = 15 − 10,67 = 4,329

Resposta

e = 4,329

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 2,183

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

fumantes: 100·154/220 = 70, 100·66/220 = 30
não fumantes: 120·154/220 = 84, 120·66/220 = 36

Estatística qui-quadrado

χ² = (65 − 70)²/70 + (35 − 30)²/30 + (89 − 84)²/84 + (31 − 36)²/36
χ² = 2,183

Resposta

χ² = 2,183

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 12,59

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 = 8 − 1 − 1 = 6

Tabela

χ²crit(df = 6, α = 0,05) = 12,592

Resposta

χ²crit = 12,592

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

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