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

O erro padrão da média fica menor quando:

  1. AA média aumenta
  2. BO tamanho da amostra aumenta
  3. CO tamanho da amostra diminui
  4. DA variável é medida em nível ordinal
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Uma escala de autorrelato mostra que pessoas que concordam com muitas afirmações pontuam alto independentemente do conteúdo. Que viés de resposta é esse e como ele pode ser reduzido?

  1. ACaracterísticas de demanda; usar um desenho duplo-cego
  2. BViés de aquiescência; incluir itens com redação invertida
  3. CEfeitos de ordem; contrabalancear os participantes
  4. DViés de desejabilidade social; usar uma amostra maior
3.Estatística descritivaMédia
1015202530354045

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 47, 16, 10, 23, 33, 48, 32.

n = 7
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 170 e desvio-padrão 20. Que proporção P dos valores está acima de 195?

μ = 170σ = 20x = 195
P =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 6azuis: 5

Um saco tem 6 bolas vermelhas e 5 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

6 / 5
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 8, p = 0,3: P(X = 3) = ?k012345678

Um teste tem 8 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,3, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 3?

n = 8p = 0,3k = 3
P =
7.Distribuição normalMédia
454582P = ?

As durações de baterias seguem uma distribuição normal com média 500 h e desvio-padrão 40 h. Que fração está entre 454 e 582 h? Dê P em forma decimal.

μ = 500σ = 40x1 = 454x2 = 582
P =
8.Distribuição normalDifícil
557085100115130145pontosbase 30%

Os pontuações de QI têm distribuição normal com média 100 pontos e desvio padrão 15 pontos. Arraste o ponto de corte para que os 30% inferiores sombreados fiquem à esquerda dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 100 pontosσ = 15 pontos30%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 9, s = 19L = ?Ux̄ = 29,5E99%

Uma amostra de 9 itens tem média 29,5 e desvio-padrão s = 19. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite inferior do intervalo de confiança de 99% para a média.

n = 9x̄ = 29,5s = 1999%t(8) = 3,355
limite inferior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 23, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,599%

O desvio-padrão da população é 23. 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 0,5?

σ = 23E = 0,599%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −1,9901,99

Uma amostra de 81 estudantes tem nota média 99,6 e desvio-padrão amostral 4. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 100.

μ₀ = 100x̄ = 99,6s = 4n = 81
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
−1,961,96z = ?

Em um ensaio, 16 de 80 pacientes com o tratamento A se recuperam, e 10 de 80 pacientes com o tratamento B. Usando a proporção combinada, encontre a estatística de teste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 16n₁ = 80x₂ = 10n₂ = 80
z =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy254761181710181220xy5105101520

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 = 78Σx² = 364Σy² = 1208Σxy = 660
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy122219319420517616xy24616182022x = 4,5

A tabela dá 6 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 = 4,5.

n = 6x = 4,5
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
simnãoTotalhomens4654100mulheres105060Total56104160

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
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 = 0,01.

α = 0,01
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · O tamanho da amostra aumenta

Porque é esta a resposta

O erro padrão estima o quanto as médias amostrais variam em torno da média da população. Amostras maiores dão estimativas mais precisas.

Resposta

B · O tamanho da amostra aumenta
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Viés de aquiescência; incluir itens com redação invertida

Porque é esta a resposta

A aquiescência é uma tendência a concordar com os itens. Misturar itens com redação positiva e negativa faz com que concordar com tudo deixe de produzir um escore extremo.

Resposta

B · Viés de aquiescência; incluir itens com redação invertida
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 = 209/7 = 29,86

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 17,14² + (−13,86)² + (−19,86)² + (−6,857)² + 3,143² + 18,14² + 2,143² = 1271

Desvio-padrão

s = √(1271/6) = 14,55

Resposta

s = 14,55
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,1056

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 = 1,25

Tabela da normal padrão

Φ(1,25) = 0,8944
P = 1 − 0,8944 = 0,1056

Resposta

P = 0,1056
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,2727

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 = 6/11 · 5/10 = 30/110 = 0,2727

Resposta

P = 0,2727
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,2541

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.

Fórmula binomial

P(X = 3) = 56·0,33·0,75 = 56·0,027·0,1681 = 0,2541

Resposta

P = 0,2541
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8547

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 = (454 − 500)/40 = −1,15
z₂ = (582 − 500)/40 = 2,05

Área entre os valores

P = Φ(2,05) − Φ(−1,15) = 0,9798 − 0,1251 = 0,8547

Resposta

P = 0,8547
8.Distribuição normal

Resposta: x = 92,2 pontos

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) = 0,3

z da tabela

z ≈ −0,52

De volta às unidades originais

x = 100 − 0,52·15 = 92,2 pontos

Resposta

x = 92,2 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 8,252

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 = 8, t = 3,355

Margem de erro

E = 3,355·19/√9 = 21,25

Intervalo

29,5 ± 21,25 → [8,252, 50,75]

Resposta

limite inferior = 8,252
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 14042

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 = (2,576·23/0,5)² = 14041

Arredondar para cima

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

n = 14042

Resposta

n = 14042
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −0,9

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 = 4/√81 = 4/9 = 0,4444

Estatística de teste

t = (99,6 − 100)/0,4444 = −0,9

Resposta

t = −0,9
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: z = 1,286

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 = 16/80 = 0,2
p̂₂ = 10/80 = 0,125
p̂ = 26/160 = 0,1625

Erro-padrão sob H₀

SE = √(0,1625·0,8375·(1/80 + 1/80)) = 0,05833

Estatística de teste

z = (0,2 − 0,125)/0,05833 = 1,286

Resposta

z = 1,286

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

13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9783

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 = 660 − 42·78/6 = 114
Sxx = 364 − 42²/6 = 70
Syy = 1208 − 78²/6 = 194

Coeficiente de correlação

r = 114/√(70·194) = 0,9783

Resposta

r = 0,9783
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 17,83

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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 113/6 = 18,83

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −17,5

Reta de regressão

b = −17,5/17,5 = −1
a = 18,83 − (−1)·3,5 = 22,33
ŷ = 22,33 − 1·x

Previsão

ŷ = 22,33 + (−1)·4,5 = 17,83

Resposta

ŷ = 17,83
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 14,18

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: 100·56/160 = 35, 100·104/160 = 65
mulheres: 60·56/160 = 21, 60·104/160 = 39

Estatística qui-quadrado

χ² = (46 − 35)²/35 + (54 − 65)²/65 + (10 − 21)²/21 + (50 − 39)²/39
χ² = 14,18

Resposta

χ² = 14,18

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 16,81

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 = 0,01) = 16,812

Resposta

χ²crit = 16,812

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

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