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

Numa correlação, r = 0,40. Que proporção da variância de uma variável é compartilhada com a outra?

  1. A16%
  2. B4%
  3. C40%
  4. D60%
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Dois observadores registram atos agressivos num pátio de recreio e suas contagens têm correlação de r = 0,45. O que o pesquisador deve fazer?

  1. AAceitar os dados, porque qualquer correlação positiva basta
  2. BRefinar as categorias de comportamento e treinar os observadores, depois verificar de novo a concordância
  3. CPassar para uma hipótese unicaudal
  4. DUsar só a maior das duas contagens
3.Estatística descritivaMédia
2025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 53, 54, 20, 56, 27, 39.

n = 6
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 170 e desvio-padrão 15. Que proporção P dos valores está acima de 192,5?

μ = 170σ = 15x = 192,5
P =
5.ProbabilidadesMédia
P(pelo menos um seis) = ??1?2?3?4?5?6?7?8P(seis) = 1/6 em cada lançamento

Lança-se um dado equilibrado 8 vezes. Qual é a probabilidade P de sair pelo menos um seis?

n = 8
P =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)00,210,320,1530,35μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 0,5X − 3. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,2, 0,3, 0,15, 0,35Y = 0,5X − 3
σY =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z e z = 0,9488

Arraste z para que a área sombreada entre −z e z sob a curva normal padrão seja 0,9488. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,9488
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 = 12LUx̄ = 101E = ?99%

Uma amostra de 25 itens tem média 101 e desvio-padrão s = 12. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 99% para a média.

n = 25x̄ = 101s = 1299%t(24) = 2,797
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 34, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 490%

O desvio-padrão da população é 34. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 90% para a média tenha margem de erro de no máximo 4?

σ = 34E = 490%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,01102,011

Uma amostra de 49 estudantes tem nota média 47,94 e desvio-padrão amostral 8. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 50.

μ₀ = 50x̄ = 47,94s = 8n = 49
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
σ = 8, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 399%

Que tamanho deve ter uma amostra para que o intervalo de confiança a 99 % 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 = 399%
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy133235334442545xy24354045

A tabela dá 5 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 5Σx = 15Σy = 189Σx² = 55Σy² = 7259Σxy = 598
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy25496108181022xy5101020x = 7

A tabela dá 5 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 (7, 18). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(7, 18)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes16141040funcionários642630120Total804040160

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 = 1602 × 3
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 7 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 = 0,01.

α = 0,01
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · 16%

Porque é esta a resposta

O coeficiente de determinação é r², aqui 0,40² = 0,16, então 16% da variância é compartilhada.

Resposta

A · 16%
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Refinar as categorias de comportamento e treinar os observadores, depois verificar de novo a concordância

Porque é esta a resposta

Uma baixa confiabilidade entre observadores significa que as categorias são aplicadas de forma inconsistente. Definições operacionais mais claras e sessões de prática devem aumentar a concordância antes da coleta principal de dados.

Resposta

B · Refinar as categorias de comportamento e treinar os observadores, depois verificar de novo a concordância
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 15,35

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 = 249/6 = 41,5

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 11,5² + 12,5² + (−21,5)² + 14,5² + (−14,5)² + (−2,5)² = 1178

Desvio-padrão

s = √(1178/5) = 15,35

Resposta

s = 15,35
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,06681

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 = 1,5

Tabela da normal padrão

Φ(1,5) = 0,9332
P = 1 − 0,9332 = 0,06681

Resposta

P = 0,06681
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,7674

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)8 = 0,2326
P = 1 − 0,2326 = 0,7674

Resposta

P = 0,7674
6.Probabilidades

Resposta: σY = 0,5761

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 = 1,65, Var(X) = 1,328, σX = 1,152

Mudança linear

σY = |0,5|·1,152 = 0,5761

Resposta

σY = 0,5761

A média de fato se desloca: E(Y) = 0,5·1,65 − 3 = −2,175.

7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,95

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 + 0,9488)/2 = 0,9744

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,9744 dentro da tabela e leia z.

z = 1,95

Resposta

z = 1,95
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: E = 6,713

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 = 2,797·12/√25 = 6,713

Resposta

E = 6,713
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 196

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 = (1,645·34/4)² = 195,5

Arredondar para cima

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

n = 196

Resposta

n = 196
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −1,803

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/√49 = 8/7 = 1,143

Estatística de teste

t = (47,94 − 50)/1,143 = −1,803

Resposta

t = −1,803
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: n = 48

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 = (2,576·8/3)² = 47,19

Arredondar para cima

n = 48

Resposta

n = 48
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9149

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 = 598 − 15·189/5 = 31
Sxx = 55 − 15²/5 = 10
Syy = 7259 − 189²/5 = 114,8

Coeficiente de correlação

r = 31/√(10·114,8) = 0,9149

Resposta

r = 0,9149
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 3,05

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 = 30/5 = 6
ȳ = 64/5 = 12,8

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 86

Reta de regressão

b = 86/40 = 2,15
a = 12,8 − 2,15·6 = −0,1
ŷ = −0,1 + 2,15·x

Valor previsto

ŷ = −0,1 + 2,15·7 = 14,95

Resíduo

e = 18 − 14,95 = 3,05

Resposta

e = 3,05

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 3,2

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

estudantes: 40·80/160 = 20, 40·40/160 = 10, 40·40/160 = 10
funcionários: 120·80/160 = 60, 120·40/160 = 30, 120·40/160 = 30

Estatística qui-quadrado

χ² = (16 − 20)²/20 + (14 − 10)²/10 + (10 − 10)²/10 + (64 − 60)²/60 + (26 − 30)²/30 + (30 − 30)²/30
χ² = 3,2

Resposta

χ² = 3,2

gl = 2. Para α = 0,05 o valor crítico é 5,991, então H₀ (independência) é não rejeitada.

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 15,09

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 = 7 − 1 − 1 = 5

Tabela

χ²crit(df = 5, α = 0,01) = 15,086

Resposta

χ²crit = 15,086

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

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