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 estudo transversal compara pessoas de 20, 40 e 60 anos quanto ao uso de tecnologia, no mesmo momento. Que problema pode confundir a comparação por idade?

  1. AEfeitos de piso
  2. BEfeitos de ordem
  3. CEfeitos de prática
  4. DEfeitos de coorte
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. AEfeitos de ordem; contrabalancear os participantes
  2. BCaracterísticas de demanda; usar um desenho duplo-cego
  3. CViés de desejabilidade social; usar uma amostra maior
  4. DViés de aquiescência; incluir itens com redação invertida
3.Estatística descritivaMédia
1520253035404550

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 15, 38, 52, 18, 15, 20, 45.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 100. Que proporção P dos valores está abaixo de 560?

μ = 500σ = 100x = 560
P =
5.ProbabilidadesMédia
P(pelo menos um seis) = ??1?2?3?4?5?6P(seis) = 1/6 em cada lançamento

Lança-se um dado equilibrado 6 vezes. Qual é a probabilidade P de sair pelo menos um seis?

n = 6
P =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−100,74300,254900,01

Um jogo custa €10 para jogar. Você ganha €40 com probabilidade 0,25 e €500 com probabilidade 0,01; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €10€40: p = 0,25€500: p = 0,01
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada à direita de z = 0,0110

Arraste z para que a área sombreada sob a curva normal padrão, à direita de z, seja 0,0110. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,0110
z =
8.Distribuição normalDifícil
235240245250255260265gtopo 70%

Os massas de sacos têm distribuição normal com média 250 g e desvio padrão 5 g. Arraste o ponto de corte para que os 70% superiores sombreados fiquem à direita dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 250 gσ = 5 g70%
x = g
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 20, sd​ = 3,40LUd̄ = 6,1E = ?95%

A pressão arterial de 20 pacientes é medida antes e depois de um tratamento. As diferenças d = antes − depois (mmHg) têm média 6,1 e desvio-padrão 3,4. Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 95% para a diferença média.

n = 20d̄ = 6,1sd = 3,495%t(19) = 2,093
E = mmHg
10.Intervalos de confiançaDifícil
n = 21Lσ = ?s = 3,195%

Os diâmetros de 21 eixos usinados têm desvio-padrão amostral de 3,1 µm. Supondo que os diâmetros tenham distribuição normal, encontre o limite superior 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 = 3,1 µmχ² = 9,591, 34,17
σ = µm
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−1,961,96z = ?

Duas linhas de produção fabricam a mesma peça. Linha 1: uma amostra de 30 peças tem comprimento médio de 85 mm, e o desvio-padrão conhecido da linha é 16 mm. Linha 2: uma amostra de 50 peças tem média de 91,8 mm, desvio-padrão conhecido de 4 mm. Encontre a estatística de teste z para H₀: μ₁ = μ₂, tomando a diferença como x̄₁ − x̄₂ (linha 1 menos linha 2).

n₁ = 30x̄₁ = 85 mmσ₁ = 16 mmn₂ = 50x̄₂ = 91,8 mmσ₂ = 4 mm
z =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,9601,96

Uma amostra de 64 medições tem média 99,4. O desvio-padrão da população é 15. Calcule o limite superior U do intervalo de confiança a 95 % para a média.

x̄ = 99,4σ = 15n = 6495%
U =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy349457561664773xy46506070

A tabela dá 5 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 5
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy17922010723126261482915432174xy202530100150x = 24,5

A tabela dá 6 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (24,5, 138). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(24,5, 138)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes26292580funcionários282547100Total545472180

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 = 1802 × 3
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 3 linhas e 4 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

3 × 4
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Efeitos de coorte

Porque é esta a resposta

Grupos etários diferentes foram criados em condições históricas diferentes, de modo que as diferenças podem refletir a geração (coorte) e não o envelhecimento em si.

Resposta

D · Efeitos de coorte
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · 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

D · Viés de aquiescência; incluir itens com redação invertida
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 15,6

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.

Média

x̄ = 203/7 = 29

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−14)² + 9² + 23² + (−11)² + (−14)² + (−9)² + 16² = 1460

Desvio-padrão

s = √(1460/6) = 15,6

Resposta

s = 15,6
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,7257

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 = 0,6

Tabela da normal padrão

Φ(0,6) = 0,7257
P = 0,7257

Resposta

P = 0,7257
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,6651

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)6 = 0,3349
P = 1 − 0,3349 = 0,6651

Resposta

P = 0,6651
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = 5 €

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: 30 (p = 0,25), 490 (p = 0,01), −10 (p = 0,74)

Valor esperado

E(G) = 30·0,25 + 490·0,01 − 10·0,74 = 5 €

Resposta

E(G) = 5 €

Um valor positivo significa que você ganha dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: z = 2,29

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 − 0,0110 = 0,9890

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,9890 dentro da tabela e leia z.

z = 2,29

Resposta

z = 2,29
8.Distribuição normal

Resposta: x = 247,4 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) = 0,3

z da tabela

z ≈ −0,52

De volta às unidades originais

x = 250 − 0,52·5 = 247,4 g

Resposta

x = 247,4 g
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 1,591 mmHg

Interval for a difference: estimate ± critical value × standard error. For two independent means with known σ: SE = √(σ₁²/n₁ + σ₂²/n₂) and z. With equal unknown variances: pooled s_p and t with n₁ + n₂ − 2 degrees of freedom. For paired data, work with the differences: d̄ ± t·s_d/√n.

Valor crítico

df = 19, t = 2,093

Margem de erro

E = 2,093·3,4/√20 = 1,591

Resposta

E = 1,591 mmHg
10.Intervalos de confiança

Resposta: σ = 4,477 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 = 20·3,1² = 192,2

Limites para σ²

192,2/34,17 = 5,625
192,2/9,591 = 20,04

Limite para σ

σ = √20,04 = 4,477 µm

Resposta

σ = 4,477 µm

Intervalo de 95% para σ: [2,372, 4,477] µm.

11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = −2,285

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.

Erro-padrão da diferença

SE = √(16²/30 + 4²/50) = √8,853 = 2,975

Estatística de teste

z = (85 − 91,8)/2,975 = −2,285

Resposta

z = −2,285

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

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: U = 103,1

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 = 1,96·15/√64 = 3,675

Limite do intervalo

U = 99,4 + 3,675 = 103,1

Resposta

U = 103,1
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9671

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 = 25/5 = 5
ȳ = 304/5 = 60,8

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 55
Syy = Σ(y − ȳ)² = 312,8

Coeficiente de determinação

r² = 55²/(10·312,8) = 0,9671

Resposta

r² = 0,9671

Cerca de 96,71% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 4,5

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 = 147/6 = 24,5
ȳ = 801/6 = 133,5

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 859,5

Reta de regressão

b = 859,5/157,5 = 5,457
a = 133,5 − 5,457·24,5 = −0,2
ŷ = −0,2 + 5,457·x

Valor previsto

ŷ = −0,2 + 5,457·24,5 = 133,5

Resíduo

e = 138 − 133,5 = 4,5

Resposta

e = 4,5

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 4,931

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: 80·54/180 = 24, 80·54/180 = 24, 80·72/180 = 32
funcionários: 100·54/180 = 30, 100·54/180 = 30, 100·72/180 = 40

Estatística qui-quadrado

χ² = (26 − 24)²/24 + (29 − 24)²/24 + (25 − 32)²/32 + (28 − 30)²/30 + (25 − 30)²/30 + (47 − 40)²/40
χ² = 4,931

Resposta

χ² = 4,931

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 6

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 = (3 − 1)·(4 − 1) = 6

Resposta

df = 6

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