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 valor p de 0,03 significa:

  1. ADados os dados observados, há apenas 3% de probabilidade de a hipótese nula ser verdadeira
  2. BSe a hipótese nula fosse verdadeira, dados tão extremos ocorreriam cerca de 3% das vezes
  3. CO resultado vai se replicar 97% das vezes
  4. DO efeito é grande
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Nos estudos de obediência de Milgram, os participantes acreditavam estar aplicando choques elétricos reais. Que questão ética é levantada mais diretamente, e como ela foi parcialmente tratada?

  1. AUso de crianças, tratado com o consentimento dos pais
  2. BEngano e possível sofrimento, tratados com um debriefing completo
  3. CFalta de grupo de controle, tratada com a alocação aleatória dos participantes às condições
  4. DFalta de confidencialidade, tratada com a publicação dos nomes
3.Estatística descritivaMédia
20253035404550

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 18, 49, 54, 21, 31, 36.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 60. Calcule a pontuação z z de uma nota de 536.

μ = 500σ = 60x = 536
z =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 8azuis: 3

Um saco tem 8 bolas vermelhas e 3 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

8 / 3
P =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)00,2510,120,330,240,15μ

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

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,25, 0,1, 0,3, 0,2, 0,15Y = 0,5X + 5
σY =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada à direita de z = 0,0207

Arraste z para que a área sombreada sob a curva normal padrão, à direita de z, seja 0,0207. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,0207
z =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 500x = ?25%

As durações de baterias seguem uma distribuição normal com média 500 h e desvio-padrão 40 h. Calcule o valor x abaixo do qual estão 25% delas (o percentil 25).

μ = 500σ = 40P = 25%
x = h
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 21, s = 16,5LU = ?x̄ = 20E99%

Uma amostra de 21 itens tem média 20 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 = 21x̄ = 20s = 16,599%t(20) = 2,845
limite superior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
p ≈ 0,1, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,02590%

Um estudo piloto sugere que cerca de 0,1 dos produtos são 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 0,025?

p ≈ 0,1E = 0,02590%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,1312,131t = ?df = 15

Dois métodos de ensino são comparados. Grupo 1: 10 alunos, nota média 35,5, desvio-padrão 12. Grupo 2: 7 alunos, nota média 27,2, desvio-padrão 8. Suponha variâncias populacionais iguais e use o teste t de duas amostras com variância combinada. Encontre a estatística de teste t para H₀: μ₁ = μ₂, tomando a diferença como x̄₁ − x̄₂ (grupo 1 menos grupo 2).

n₁ = 10x̄₁ = 35,5s₁ = 12n₂ = 7x̄₂ = 27,2s₂ = 8
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
−1,961,96z = ?

Em um ensaio, 60 de 300 pacientes com o tratamento A se recuperam, e 11 de 120 pacientes com o tratamento B. Usando a proporção combinada, encontre a estatística de teste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 60n₁ = 300x₂ = 11n₂ = 120
z =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy237340450547658xy246405060

A tabela dá 5 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy2841762082910341242xy5102040x = 7

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 (7, 28). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(7, 28)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
simnãoTotalhomens192140mulheres164460Total3565100

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 = 1002 × 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 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 = 0,01.

α = 0,01
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Se a hipótese nula fosse verdadeira, dados tão extremos ocorreriam cerca de 3% das vezes

Porque é esta a resposta

O valor p é a probabilidade de resultados pelo menos tão extremos quanto os observados se a nula fosse verdadeira. Não dá a probabilidade de uma hipótese ser verdadeira nem o tamanho do efeito.

Resposta

B · Se a hipótese nula fosse verdadeira, dados tão extremos ocorreriam cerca de 3% das vezes
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Engano e possível sofrimento, tratados com um debriefing completo

Porque é esta a resposta

Os participantes foram enganados sobre os choques e muitos mostraram grande estresse. Milgram fez o debriefing dos participantes, que encontraram o "aprendiz"; um acompanhamento mostrou que a maioria ficou contente de ter participado, mas a ética continua em debate.

Resposta

B · Engano e possível sofrimento, tratados com um debriefing completo
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 14,55

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 = 209/6 = 34,83

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−16,83)² + 14,17² + 19,17² + (−13,83)² + (−3,833)² + 1,167² = 1059

Desvio-padrão

s = √(1059/5) = 14,55

Resposta

s = 14,55
4.Estatística descritiva

Resposta: z = 0,6

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 = (536 − 500)/60 = 0,6

Resposta

z = 0,6
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,5091

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 = 8/11 · 7/10 = 56/110 = 0,5091

Resposta

P = 0,5091
6.Probabilidades

Resposta: σY = 0,6874

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 = 1,9, Var(X) = 1,89, σX = 1,375

Mudança linear

σY = |0,5|·1,375 = 0,6874

Resposta

σY = 0,6874

A média de fato se desloca: E(Y) = 0,5·1,9 + 5 = 5,95.

7.Distribuição normal

Resposta: z = 2,04

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 − 0,0207 = 0,9793

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,9793 dentro da tabela e leia z.

z = 2,04

Resposta

z = 2,04
8.Distribuição normal

Resposta: x = 473 h

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) = 0,25 → z = −0,6745

De volta a x

x = 500 + −0,6745·40 = 473,02 h

Resposta

x = 473,02 h
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 30,24

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 = 20, t = 2,845

Margem de erro

E = 2,845·16,5/√21 = 10,24

Intervalo

20 ± 10,24 → [9,756, 30,24]

Resposta

limite superior = 30,24
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 390

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 = 1,645²·0,1·0,9/0,025² = 389,7

Arredondar para cima

n = 390

Resposta

n = 390
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 1,591

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.

Variância combinada

sp² = (9·12² + 6·8²)/15 = 112
sp = 10,58

Erro-padrão

SE = 10,58·√(1/10 + 1/7) = 5,215

Estatística de teste

t = (35,5 − 27,2)/5,215 = 1,591

Resposta

t = 1,591

Com gl = 15, o valor crítico bilateral a 5% é 2,131; |t| é menor, então H₀ não é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = 2,676

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.

Proporções amostrais

p̂₁ = 60/300 = 0,2
p̂₂ = 11/120 = 0,09167
p̂ = 71/420 = 0,169

Erro-padrão sob H₀

SE = √(0,169·0,831·(1/300 + 1/120)) = 0,04048

Estatística de teste

z = (0,2 − 0,09167)/0,04048 = 2,676

Resposta

z = 2,676

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

13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9307

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 = 232/5 = 46,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 49
Syy = Σ(y − ȳ)² = 277,2

Coeficiente de correlação

r = 49/√(10·277,2) = 0,9307

Resposta

r = 0,9307
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 3

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 = 150/6 = 25

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 230

Reta de regressão

b = 230/70 = 3,286
a = 25 − 3,286·7 = 2
ŷ = 2 + 3,286·x

Valor previsto

ŷ = 2 + 3,286·7 = 25

Resíduo

e = 28 − 25 = 3

Resposta

e = 3

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 4,579

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

homens: 40·35/100 = 14, 40·65/100 = 26
mulheres: 60·35/100 = 21, 60·65/100 = 39

Estatística qui-quadrado

χ² = (19 − 14)²/14 + (21 − 26)²/26 + (16 − 21)²/21 + (44 − 39)²/39
χ² = 4,579

Resposta

χ² = 4,579

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 9,21

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 = 0,01) = 9,210

Resposta

χ²crit = 9,210

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

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