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

Instruções padronizadas são usadas num experimento para que:

  1. AOs participantes possam escolher as próprias condições
  2. BOs resultados se tornem estatisticamente significativos
  3. CTodos os participantes recebam as mesmas informações da mesma forma
  4. DO pesquisador possa adaptar o procedimento às necessidades de cada participante
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um estudo conclui que o efeito do estresse sobre a doença é mais fraco em pessoas com forte apoio social. O apoio social está atuando como:

  1. AModerador
  2. BVariável dependente
  3. CMediador
  4. DVariável de confusão
3.Estatística descritivaMédia
202530354045505560

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 39, 41, 59, 34, 26, 17, 60.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 40. Calcule a pontuação z z de uma nota de 460.

μ = 500σ = 40x = 460
z =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,2520,3540,160,3μ = 2,9

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

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0,25, 0,35, 0,1, 0,3
Var(X) =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 11, p = 0,1: P(X = 2) = ?k01234567891011

Um teste tem 11 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,1, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 2?

n = 11p = 0,1k = 2
P =
7.Distribuição normalMédia
225 kg223,5 kgT = X₁ + … + X₉?

As massas de sacos de cimento são independentes e normais com média 25 kg e desvio padrão 0,5 kg. Encontre a probabilidade P de a massa total de 9 deles exceder 223,5 kg. Arredonde z para duas casas decimais.

μ = 25 kgσ = 0,5 kgn = 9> 223,5 kg
P =
8.Distribuição normalDifícil
10 g0X − Y?

A massa X de um produto da linha 1 e Y da linha 2 são independentes e normais: X tem média 500 g e desvio padrão 8 g, Y tem média 490 g e desvio padrão 6 g. Encontre a probabilidade P de X ser maior que Y. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 500 g, σX = 8 gμY = 490 g, σY = 6 g
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
x̄E₁ = 1290%, n = 36x̄E₂ = ?99%, n = 144

Um intervalo de confiança de 90% para uma média, baseado em 36 observações e σ conhecido, tem margem de erro de 12. Qual é a margem de erro E₂ de um intervalo de 99% baseado em 144 observações?

90%n₁ = 36E₁ = 1299%n₂ = 144
E₂ =
10.Intervalos de confiançaDifícil
n = 16σ = ?Us = 295%

Os diâmetros de 16 eixos usinados têm desvio-padrão amostral de 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 = 15, 2,5% da distribuição χ² fica abaixo de 6,262 e 2,5% fica acima de 27,488.

n = 16s = 2 µmχ² = 6,262, 27,488
σ = µm
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −1,9901,99

Uma amostra de 81 estudantes tem nota média 118,8 e desvio-padrão amostral 8. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 120.

μ₀ = 120x̄ = 118,8s = 8n = 81
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −2,57602,576

Uma amostra de 25 medições tem média 101,2. O desvio-padrão da população é 10. Calcule o limite inferior L do intervalo de confiança a 99 % para a média.

x̄ = 101,2σ = 10n = 2599%
L =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy26146767488310931298xy5106080100

A tabela dá 6 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 6
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy185020572262246326802888xy20256080ŷ = 68

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. Para que valor x a reta prevê ŷ = 68?

n = 6ŷ = 68
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano25432997rural16103662Total415365159

A tabela de contingência mostra frequências observadas. Para um teste qui-quadrado de independência, encontre a frequência esperada E para a célula “urbano, baixo”.

total da linha = 97total da coluna = 41N = 159
E =
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

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 3 linhas e 4 colunas (sem contar os totais). 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: C · Todos os participantes recebam as mesmas informações da mesma forma

Porque é esta a resposta

A padronização elimina a variação no procedimento como variável estranha e torna o estudo replicável.

Resposta

C · Todos os participantes recebam as mesmas informações da mesma forma
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Moderador

Porque é esta a resposta

Um moderador altera a força ou a direção da relação entre duas variáveis. Um mediador explica o mecanismo pelo qual uma variável afeta outra.

Resposta

A · Moderador
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 15,93

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 = 276/7 = 39,43

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−0,4286)² + 1,571² + 19,57² + (−5,429)² + (−13,43)² + (−22,43)² + 20,57² = 1522

Desvio-padrão

s = √(1522/6) = 15,93

Resposta

s = 15,93
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 = (460 − 500)/40 = −1

Resposta

z = −1
5.Probabilidades

Resposta: Var(X) = 5,39

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 = 0·0,25 + 2·0,35 + 4·0,1 + 6·0,3 = 2,9

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,25 + 4·0,35 + 16·0,1 + 36·0,3 = 13,8

Variância

Var(X) = 13,8 − 2,9² = 5,39

Resposta

Var(X) = 5,39
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,2131

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 = 2) = 55·0,12·0,99 = 55·0,01·0,3874 = 0,2131

Resposta

P = 0,2131
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8413

Somas e diferenças de variáveis normais: se X e Y são independentes e normais, X + Y e X − Y também são normais. As médias se somam ou se subtraem: E(X ± Y) = μX ± μY. As variâncias sempre se somam, também em uma diferença: Var(X ± Y) = σX² + σY², portanto σ = √(σX² + σY²). Os desvios padrão nunca se somam diretamente. O total de n itens independentes com a mesma distribuição tem média n·μ e desvio padrão σ·√n. Depois padronize como de costume: z = (x − média)/σ e leia Φ(z).

Distribuição do total

μT = 225 kg, σT = 0,5·√9 = 1,5 kg

Padronizar

z = (223,5 − 225)/1,5 = −1

Probabilidades

P = 1 − Φ(−1) = 0,8413

Resposta

P = 0,8413
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8413

Somas e diferenças de variáveis normais: se X e Y são independentes e normais, X + Y e X − Y também são normais. As médias se somam ou se subtraem: E(X ± Y) = μX ± μY. As variâncias sempre se somam, também em uma diferença: Var(X ± Y) = σX² + σY², portanto σ = √(σX² + σY²). Os desvios padrão nunca se somam diretamente. O total de n itens independentes com a mesma distribuição tem média n·μ e desvio padrão σ·√n. Depois padronize como de costume: z = (x − média)/σ e leia Φ(z).

Distribuição da diferença

μ = 500 − 490 = 10 g, σ = 10 g

Padronizar

z = (0 − 10)/10 = −1

Probabilidades

P = 1 − Φ(−1) = 0,8413

Resposta

P = 0,8413
9.Intervalos de confiança

Resposta: E₂ = 9,396

Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.

Razão das margens

E₂/E₁ = (2,576/1,645)·√(36/144) = 0,783

Nova margem

E₂ = 12·0,783 = 9,396

Resposta

E₂ = 9,396
10.Intervalos de confiança

Resposta: σ = 1,477 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 = 15·2² = 60

Limites para σ²

60/27,488 = 2,183
60/6,262 = 9,582

Limite para σ

σ = √2,183 = 1,477 µm

Resposta

σ = 1,477 µm

Intervalo de 95% para σ: [1,477, 3,095] µm.

11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −1,35

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 = 8/√81 = 8/9 = 0,8889

Estatística de teste

t = (118,8 − 120)/0,8889 = −1,35

Resposta

t = −1,35
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: L = 96,05

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 = 2,576·10/√25 = 5,152

Limite do intervalo

L = 101,2 − 5,152 = 96,05

Resposta

L = 96,05
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,996

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 = 476/6 = 79,33

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 272
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1065

Coeficiente de correlação

r = 272/√(70·1065) = 0,996

Resposta

r = 0,996
14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 23,36

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 = 138/6 = 23
ȳ = 400/6 = 66,67

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 260

Reta de regressão

b = 260/70 = 3,714
a = 66,67 − 3,714·23 = −18,76
ŷ = −18,76 + 3,714·x

Resolver para x

x = (68 − (−18,76))/3,714 = 23,36

Resposta

x = 23,36
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 25,01

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.

Frequência esperada

E = 97·41/159 = 25,01

Resposta

E = 25,01
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 = (3 − 1)·(4 − 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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