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

Qual estatística é adequada para a relação entre dois conjuntos de postos, como as classificações de pinturas feitas por juízes?

  1. AQui-quadrado
  2. Br de Pearson
  3. CTeste t independente
  4. DRho de Spearman
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Uma ANOVA fatorial 2 × 3 mostra que um medicamento melhora a memória em adultos jovens, mas não em idosos. O que foi encontrado?

  1. AApenas um efeito principal da idade
  2. BUma interação entre medicamento e idade
  3. CUm erro do tipo I
  4. DUm efeito piso
3.Estatística descritivaMédia
2025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 18, 23, 36, 21, 29, 55, 24.

n = 7
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 80.

μ = 60σ = 20x = 80
z =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)10,3520,2530,0540,35μ = 2,4

Para a distribuição mostrada, encontre a variância Var(X) de X.

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,35, 0,25, 0,05, 0,35
Var(X) =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−50,78100,2450,02

Um jogo custa €5 para jogar. Você ganha €15 com probabilidade 0,2 e €50 com probabilidade 0,02; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €5€15: p = 0,2€50: p = 0,02
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z e z = 0,8385

Arraste z para que a área sombreada entre −z e z sob a curva normal padrão seja 0,8385. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,8385
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 = 21, s = 9,5L = ?Ux̄ = 67E99%

Uma amostra de 21 itens tem média 67 e desvio-padrão s = 9,5. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite inferior do intervalo de confiança de 99% para a média.

n = 21x̄ = 67s = 9,599%t(20) = 2,845
limite inferior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 30, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 399%

O desvio-padrão da população é 30. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 99% para a média tenha margem de erro de no máximo 3?

σ = 30E = 399%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −1,98401,984

Uma amostra de 100 estudantes tem nota média 205,8 e desvio-padrão amostral 20. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 200.

μ₀ = 200x̄ = 205,8s = 20n = 100
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
σ = 20, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,590%

Que tamanho deve ter uma amostra para que o intervalo de confiança a 90 % para uma média tenha uma margem de erro de no máximo 0,5? O desvio-padrão é 20. Calcule o menor tamanho de amostra n.

σ = 20E = 0,590%
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy234126148181023xy5101020

A tabela dá 5 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy121221319418516xy24161820x = 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. Preveja ŷ para x = 3,5.

n = 5x = 3,5
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
simnãoTotalhomens221840mulheres8238120Total10456160

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 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

Um teste qui-quadrado de aderência compara frequências observadas em 9 categorias com proporções esperadas totalmente especificadas (nenhum parâmetro é estimado a partir dos dados). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

k = 9
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Rho de Spearman

Porque é esta a resposta

A correlação por postos de Spearman mede a força de uma relação monotônica entre duas variáveis ordenadas ou ordinais.

Resposta

D · Rho de Spearman
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Uma interação entre medicamento e idade

Porque é esta a resposta

Uma interação ocorre quando o efeito de um fator difere entre os níveis de outro. Aqui o efeito do medicamento depende da faixa etária.

Resposta

B · Uma interação entre medicamento e idade
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 12,71

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 = 206/7 = 29,43

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−11,43)² + (−6,429)² + 6,571² + (−8,429)² + (−0,4286)² + 25,57² + (−5,429)² = 969,7

Desvio-padrão

s = √(969,7/6) = 12,71

Resposta

s = 12,71
4.Estatística descritiva

Resposta: z = 1

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 = (80 − 60)/20 = 1

Resposta

z = 1
5.Probabilidades

Resposta: Var(X) = 1,64

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.

Média

μ = 1·0,35 + 2·0,25 + 3·0,05 + 4·0,35 = 2,4

Média dos quadrados

E(X²) = 1·0,35 + 4·0,25 + 9·0,05 + 16·0,35 = 7,4

Variância

Var(X) = 7,4 − 2,4² = 1,64

Resposta

Var(X) = 1,64
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = −1 €

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: 10 (p = 0,2), 45 (p = 0,02), −5 (p = 0,78)

Valor esperado

E(G) = 10·0,2 + 45·0,02 − 5·0,78 = −1 €

Resposta

E(G) = −1 €

Um valor negativo significa que você perde dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,4

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 + 0,8385)/2 = 0,9192

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,9192 dentro da tabela e leia z.

z = 1,40

Resposta

z = 1,40
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 inferior = 61,1

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 = 2,845·9,5/√21 = 5,898

Intervalo

67 ± 5,898 → [61,1, 72,9]

Resposta

limite inferior = 61,1
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 664

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 = (2,576·30/3)² = 663,6

Arredondar para cima

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

n = 664

Resposta

n = 664
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 2,9

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 = 20/√100 = 20/10 = 2

Estatística de teste

t = (205,8 − 200)/2 = 2,9

Resposta

t = 2,9
t0,025; df = 99 = 1,984

|t| > 1,984, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 4330

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 = (1,645·20/0,5)² = 4330

Arredondar para cima

n = 4330

Resposta

n = 4330
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9763

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 = 70/5 = 14

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 92
Syy = Σ(y − ȳ)² = 222

Coeficiente de correlação

r = 92/√(40·222) = 0,9763

Resposta

r = 0,9763
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 18,35

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 = 95/5 = 19

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −13

Reta de regressão

b = −13/10 = −1,3
a = 19 − (−1,3)·3 = 22,9
ŷ = 22,9 − 1,3·x

Previsão

ŷ = 22,9 + (−1,3)·3,5 = 18,35

Resposta

ŷ = 18,35
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 2,344

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: 40·104/160 = 26, 40·56/160 = 14
mulheres: 120·104/160 = 78, 120·56/160 = 42

Estatística qui-quadrado

χ² = (22 − 26)²/26 + (18 − 14)²/14 + (82 − 78)²/78 + (38 − 42)²/42
χ² = 2,344

Resposta

χ² = 2,344

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 8

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 = 9 − 1 = 8

Resposta

df = 8

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