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 pesquisador quer testar se há associação entre gênero (masculino/feminino) e gênero de filme preferido (quatro categorias). Qual teste é adequado?

  1. ATeste qui-quadrado de independência
  2. BTeste t pareado
  3. CCorrelação de Pearson
  4. DANOVA de um fator
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador usa questionário, entrevistas e observação para estudar o estresse no trabalho, e os resultados concordam. Como se chama essa abordagem?

  1. AContrabalanceamento
  2. BEstratificação
  3. CReplicação
  4. DTriangulação
3.Estatística descritivaMédia
202530354045505560

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 19, 50, 60, 34, 29.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 60 e desvio-padrão 20. Calcule a pontuação z z de uma nota de 85.

μ = 60σ = 20x = 85
z =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 4azuis: 8

Um saco tem 4 bolas vermelhas e 8 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

4 / 8
P =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−100,75200,21900,05

Um jogo custa €10 para jogar. Você ganha €30 com probabilidade 0,2 e €200 com probabilidade 0,05; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €10€30: p = 0,2€200: p = 0,05
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
30,239,2P = ?

As durações de entregas seguem uma distribuição normal com média 32 min e desvio-padrão 6 min. Que fração está entre 30,2 e 39,2 min? Dê P em forma decimal.

μ = 32σ = 6x1 = 30,2x2 = 39,2
P =
8.Distribuição normalDifícil
235240245250255260265gbase 40%

Os massas de sacos têm distribuição normal com média 250 g e desvio padrão 5 g. Arraste o ponto de corte para que os 40% inferiores sombreados fiquem à esquerda dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 250 gσ = 5 g40%
x = g
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 10, s = 9,5LUx̄ = 80,5E = ?90%

Uma amostra de 10 itens tem média 80,5 e desvio-padrão s = 9,5. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 90% para a média.

n = 10x̄ = 80,5s = 9,590%t(9) = 1,833
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
n = 21σ = ?Us = 10,295%

Os diâmetros de 21 eixos usinados têm desvio-padrão amostral de 10,2 µm. Supondo que os diâmetros tenham distribuição normal, encontre o limite inferior σ do intervalo de confiança de 95% para o desvio-padrão populacional. Com gl = 20, 2,5% da distribuição χ² fica abaixo de 9,591 e 2,5% fica acima de 34,17.

n = 21s = 10,2 µmχ² = 9,591, 34,17
σ = µm
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
2,28p = ?

Afirma-se que a média de uma população é 100; o desvio-padrão da população é conhecido e vale 40. Uma amostra aleatória de 100 observações tem média 109,12. Teste H₀: μ = 100 contra H₁: μ > 100. Encontre o valor p p.

μ₀ = 100σ = 40n = 100x̄ = 109,12H₁: μ > μ₀
p =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,9601,96

Uma amostra de 36 medições tem média 199,4. O desvio-padrão da população é 4. Calcule o limite inferior L do intervalo de confiança a 95 % para a média.

x̄ = 199,4σ = 4n = 3695%
L =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy259356462569683780xy246607080

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
xy121218320414512xy241520x = 3,5

A tabela dá 5 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (3,5, 14). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(3,5, 14)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
melhorounão melhorouTotalnovo medicamento4971120placebo3961100Total88132220

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
simnãoTotal18–30 anos732710031–50 anos56248051+ anos392160Total16872240dfα = 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 = 0,05 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 = 2403 × 2α = 0,05
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Teste qui-quadrado de independência

Porque é esta a resposta

O teste qui-quadrado compara as frequências observadas com as esperadas numa tabela de contingência para testar se duas variáveis categóricas estão associadas.

Resposta

A · Teste qui-quadrado de independência
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Triangulação

Porque é esta a resposta

A triangulação usa vários métodos, fontes ou pesquisadores. A concordância entre eles aumenta a confiança na validade dos resultados.

Resposta

D · Triangulação
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 16,47

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 = 192/5 = 38,4

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−19,4)² + 11,6² + 21,6² + (−4,4)² + (−9,4)² = 1085

Desvio-padrão

s = √(1085/4) = 16,47

Resposta

s = 16,47
4.Estatística descritiva

Resposta: z = 1,25

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 = (85 − 60)/20 = 1,25

Resposta

z = 1,25
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,09091

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 = 4/12 · 3/11 = 12/132 = 0,09091

Resposta

P = 0,09091
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = 6 €

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 = 0,2), 190 (p = 0,05), −10 (p = 0,75)

Valor esperado

E(G) = 20·0,2 + 190·0,05 − 10·0,75 = 6 €

Resposta

E(G) = 6 €

Um valor positivo significa que você ganha dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,5028

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 = (30,2 − 32)/6 = −0,3
z₂ = (39,2 − 32)/6 = 1,2

Área entre os valores

P = Φ(1,2) − Φ(−0,3) = 0,8849 − 0,3821 = 0,5028

Resposta

P = 0,5028
8.Distribuição normal

Resposta: x = 248,8 g

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) = 0,4

z da tabela

z ≈ −0,25

De volta às unidades originais

x = 250 − 0,25·5 = 248,8 g

Resposta

x = 248,8 g
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 5,507

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 = 9, t = 1,833

Margem de erro

E = 1,833·9,5/√10 = 5,507

Resposta

E = 5,507
10.Intervalos de confiança

Resposta: σ = 7,804 µm

Intervalo para uma variância: (n − 1)s²/σ² tem distribuição χ² com n − 1 graus de liberdade. O intervalo de 95% para σ² vai de (n − 1)s² dividido pelo valor superior de χ² (2,5% acima dele) até (n − 1)s² dividido pelo valor inferior de χ² (2,5% abaixo dele); o intervalo para σ é a raiz quadrada dos dois limites. Ele não é simétrico em torno de s.

Soma de quadrados

(n − 1)s² = 20·10,2² = 2081

Limites para σ²

2081/34,17 = 60,9
2081/9,591 = 217

Limite para σ

σ = √60,9 = 7,804 µm

Resposta

σ = 7,804 µm

Intervalo de 95% para σ: [7,804, 14,73] µm.

11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: p = 0,0113

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.

Estatística de teste

SE = σ/√n = 40/√100 = 4
z = (109,12 − 100)/4 = 2,28

Área da cauda

Φ(2,28) = 0,9887
1 − Φ(2,28) = 0,0113

Valor p

p = 0,0113

Resposta

p = 0,0113

p ≤ 0,05, então H₀ é rejeitada ao nível de 5%.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: L = 198,1

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).

Margem de erro

E = 1,96·4/√36 = 1,307

Limite do intervalo

L = 199,4 − 1,307 = 198,1

Resposta

L = 198,1
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,8435

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 = 27/6 = 4,5
ȳ = 409/6 = 68,17

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 96,5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 630,8

Coeficiente de determinação

r² = 96,5²/(17,5·630,8) = 0,8435

Resposta

r² = 0,8435

Cerca de 84,35% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −1,9

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 = 15/5 = 3
ȳ = 85/5 = 17

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −22

Reta de regressão

b = −22/10 = −2,2
a = 17 − (−2,2)·3 = 23,6
ŷ = 23,6 − 2,2·x

Valor previsto

ŷ = 23,6 + (−2,2)·3,5 = 15,9

Resíduo

e = 14 − 15,9 = −1,9

Resposta

e = −1,9

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 0,07639

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

novo medicamento: 120·88/220 = 48, 120·132/220 = 72
placebo: 100·88/220 = 40, 100·132/220 = 60

Estatística qui-quadrado

χ² = (49 − 48)²/48 + (71 − 72)²/72 + (39 − 40)²/40 + (61 − 60)²/60
χ² = 0,07639

Resposta

χ² = 0,07639

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 1,143

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

18–30 anos: 70, 30
31–50 anos: 56, 24
51+ anos: 42, 18

Estatística qui-quadrado

χ² = (73 − 70)²/70 + (27 − 30)²/30 + (56 − 56)²/56 + (24 − 24)²/24 + (39 − 42)²/42 + (21 − 18)²/18
χ² = 1,143

Decisão

df = 2, χ²crit = 5,991
1,143 < 5,991

Resposta

χ² = 1,143

χ² está abaixo do valor crítico, então H₀ não é rejeitada: não há evidência significativa de relação.

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