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. BEfeitos de ordem; contrabalancear os participantes
  3. CViés de desejabilidade social; usar uma amostra maior
  4. DViés de aquiescência; incluir itens com redação invertida
3.Estatística descritivaMédia
2025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 46, 19, 56, 22, 35, 35, 46.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 70 e desvio-padrão 15. Calcule a pontuação z z de uma nota de 47,5.

μ = 70σ = 15x = 47,5
z =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)10,120,230,140,3550,25μ = 3,45

Para a distribuição mostrada, encontre o desvio padrão σ de X.

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,1, 0,2, 0,1, 0,35, 0,25
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 11, p = 0,2: P(X ≤ 1) = ?k01234567891011

Testam-se 11 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,2, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 11p = 0,2
P =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada à direita de z = 0,8869

Arraste z para que a área sombreada sob a curva normal padrão, à direita de z, seja 0,8869. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,8869
z =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 65x = ?25%

As notas de prova seguem uma distribuição normal com média 65 pontos e desvio-padrão 10 pontos. Calcule o valor x abaixo do qual estão 25% delas (o percentil 25).

μ = 65σ = 10P = 25%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 16, s = 12LU = ?x̄ = 111E95%

Uma amostra de 16 itens tem média 111 e desvio-padrão s = 12. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite superior do intervalo de confiança de 95% para a média.

n = 16x̄ = 111s = 1295%t(15) = 2,131
limite superior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
p = 0,5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,02599%

Não se sabe nada de antemão sobre a proporção de produtos defeituosos. Quantos produtos n devem ser inspecionados para que um intervalo de confiança de 99% para a proporção tenha margem de erro de no máximo 0,025?

p = 0,5E = 0,02599%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,0302,03

Uma amostra de 36 estudantes tem nota média 101,8 e desvio-padrão amostral 5. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 100.

μ₀ = 100x̄ = 101,8s = 5n = 36
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
μ₀x̄c

Um teste z unilateral de H₀: μ = 200 contra H₁: μ < 200 é feito com α = 0.01 e uma amostra de 36; o desvio-padrão é conhecido e vale 18. Na realidade a média é 190.7. Encontre o poder 1 − β do teste em porcentagem.

μ₀ = 200μ = 190,7σ = 18n = 36α = 0,01
1 − β = %
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy25476118171021xy5105101520

A tabela dá 5 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 = 5Σx = 30Σy = 61Σx² = 220Σy² = 925Σxy = 450
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy370584792910611119xy51080100120ŷ = 76

A tabela dá 5 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Para que valor x a reta prevê ŷ = 76?

n = 5ŷ = 76
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano21191353rural34173889Total553651142

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

total da linha = 89total da coluna = 36N = 142
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil
simnãoTotalfábrica A4456100fábrica B7129100fábrica C532780Total168112280dfα = 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 = 0,01 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 = 2803 × 2α = 0,01
χ² =

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: 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 = 13,42

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 = 259/7 = 37

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 9² + (−18)² + 19² + (−15)² + (−2)² + (−2)² + 9² = 1080

Desvio-padrão

s = √(1080/6) = 13,42

Resposta

s = 13,42
4.Estatística descritiva

Resposta: z = −1,5

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 = (47,5 − 70)/15 = −1,5

Resposta

z = −1,5
5.Probabilidades

Resposta: σ = 1,322

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 = 1·0,1 + 2·0,2 + 3·0,1 + 4·0,35 + 5·0,25 = 3,45

Média dos quadrados

E(X²) = 1·0,1 + 4·0,2 + 9·0,1 + 16·0,35 + 25·0,25 = 13,65

Variância

Var(X) = 13,65 − 3,45² = 1,747
σ = √1,747 = 1,322

Resposta

σ = 1,322
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,3221

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.

Zero e uma avaria

P(X = 0) = 0,811 = 0,0859
P(X = 1) = 11·0,2·0,810 = 0,2362

Some

P = 0,0859 + 0,2362 = 0,3221

Resposta

P = 0,3221
7.Distribuição normal

Resposta: z = −1,21

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 − 0,8869 = 0,1131

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,1131 dentro da tabela e leia z.

z = −1,21

Resposta

z = −1,21
8.Distribuição normal

Resposta: x = 58,26 pontos

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) = 0,25 → z = −0,6745

De volta a x

x = 65 + −0,6745·10 = 58,26 pontos

Resposta

x = 58,26 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 117,4

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 = 15, t = 2,131

Margem de erro

E = 2,131·12/√16 = 6,393

Intervalo

111 ± 6,393 → [104,6, 117,4]

Resposta

limite superior = 117,4
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 2655

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.

Resolver em ordem a n

n = 2,576²·0,5·0,5/0,025² = 2654

Arredondar para cima

n = 2655

Resposta

n = 2655
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 2,16

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 = 5/√36 = 5/6 = 0,8333

Estatística de teste

t = (101,8 − 100)/0,8333 = 2,16

Resposta

t = 2,16
t0,025; df = 35 = 2,03

|t| > 2,03, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: 1 − β = 78,05 %

Poder de um teste: poder = 1 − β é a probabilidade de rejeitar H₀ quando ela é falsa. Encontre o limite x̄c a partir de μ₀ e z_α, depois calcule a probabilidade de cair além de x̄c usando a média verdadeira: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

Média amostral crítica

SE = 18/√36 = 3
x̄c = 200 − 2,326·3 = 193

z sob a média verdadeira

z = (193 − 190,7)/3 = 0,774

Potência

poder = P(Z < 0.774) = 78.05%
1 − β = 78,05%

Resposta

1 − β = 78,05%
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9878

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 = 450 − 30·61/5 = 84
Sxx = 220 − 30²/5 = 40
Syy = 925 − 61²/5 = 180,8

Coeficiente de correlação

r = 84/√(40·180,8) = 0,9878

Resposta

r = 0,9878
14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 3,967

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 = 35/5 = 7
ȳ = 471/5 = 94,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 240

Reta de regressão

b = 240/40 = 6
a = 94,2 − 6·7 = 52,2
ŷ = 52,2 + 6·x

Resolver para x

x = (76 − 52,2)/6 = 3,967

Resposta

x = 3,967
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 22,56

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 = 89·36/142 = 22,56

Resposta

E = 22,56
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 17,01

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.

Frequências esperadas

fábrica A: 60, 40
fábrica B: 60, 40
fábrica C: 48, 32

Estatística qui-quadrado

χ² = (44 − 60)²/60 + (56 − 40)²/40 + (71 − 60)²/60 + (29 − 40)²/40 + (53 − 48)²/48 + (27 − 32)²/32
χ² = 17,01

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
17,01 > 9,210

Resposta

χ² = 17,01

χ² está acima do valor crítico, então H₀ é rejeitada: as variáveis parecem estar relacionadas.

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