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 pesquisador envia um questionário a todos os estudantes e depois pede aos respondentes que recrutem amigos que também usam um raro aplicativo de sono. Que método de amostragem é usado na segunda etapa?

  1. AAmostragem sistemática
  2. BAmostragem bola de neve
  3. CAmostragem aleatória
  4. DAmostragem estratificada
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Medidas de tamanho de efeito como o d de Cohen são relatadas porque:

  1. AEliminam a necessidade de qualquer hipótese
  2. BInformam quantos participantes desistiram
  3. CMostram o tamanho de um efeito, independentemente do tamanho da amostra
  4. DMostram se o resultado é estatisticamente significativo no nível alfa escolhido
3.Estatística descritivaMédia
3035404550

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 29, 32, 45, 51, 35.

n = 5
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 40. Que proporção P dos valores está acima de 460?

μ = 500σ = 40x = 460
P =
5.ProbabilidadesMédia
P(pelo menos um seis) = ??1?2?3?4?5?6?7?8P(seis) = 1/6 em cada lançamento

Lança-se um dado equilibrado 8 vezes. Qual é a probabilidade P de sair pelo menos um seis?

n = 8
P =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)00,3510,320,130,0540,2μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 2X + 10. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,35, 0,3, 0,1, 0,05, 0,2Y = 2X + 10
σY =
7.Distribuição normalMédia
850 kg925,9 kgT = X₁ + … + X₁₀?

As massas de passageiros com bagagem são independentes e normais com média 85 kg e desvio padrão 12 kg. Encontre a probabilidade P de a massa total de 10 deles exceder 925,9 kg. Arredonde z para duas casas decimais.

μ = 85 kgσ = 12 kgn = 10> 925,9 kg
P =
8.Distribuição normalDifícil
235240245250255260265gtopo 90%

Os massas de sacos têm distribuição normal com média 250 g e desvio padrão 5 g. Arraste o ponto de corte para que os 90% superiores sombreados fiquem à direita dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 250 gσ = 5 g90%
x = g
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E90%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 50 celulares, média 42,5 h, desvio-padrão conhecido 3 h. Modelo 2: 80 celulares, média 34 h, desvio-padrão conhecido 14 h. Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 90% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 50x̄₁ = 42,5 hσ₁ = 3 hn₂ = 80x̄₂ = 34 hσ₂ = 14 h90%
limite superior = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 20, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1,590%

O desvio-padrão da população é 20. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 90% para a média tenha margem de erro de no máximo 1,5?

σ = 20E = 1,590%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,01102,011

Uma amostra de 49 estudantes tem nota média 101,4 e desvio-padrão amostral 4. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 100.

μ₀ = 100x̄ = 101,4s = 4n = 49
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 2α = 0,05βσ = 11, poder 90%, n = ?

Um teste z unilateral com α = 0,05 deve detectar um deslocamento da média de 2 unidades com poder de 90%. O desvio-padrão é 11. Encontre o tamanho mínimo da amostra n.

α = 0,05poder = 90%δ = 2σ = 11zα = 1,645zβ = 1,282
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy21242162783610421252xy5102040

A tabela dá 6 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 6
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy3375527629731185xy510406080x = 4

A tabela dá 5 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Preveja ŷ para x = 4.

n = 5x = 4
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano332562120rural334126100Total666688220

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 = 2202 × 3
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

Um teste qui-quadrado de aderência compara frequências observadas em 11 categorias com proporções esperadas totalmente especificadas (nenhum parâmetro é estimado a partir dos dados). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

k = 11
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Amostragem bola de neve

Porque é esta a resposta

A amostragem bola de neve é útil para grupos de difícil acesso, mas a amostra tende a compartilhar características e não é representativa.

Resposta

B · Amostragem bola de neve
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Mostram o tamanho de um efeito, independentemente do tamanho da amostra

Porque é esta a resposta

Com amostras grandes, efeitos minúsculos podem ser significativos. Tamanhos de efeito expressam a magnitude de uma diferença, p. ex. d = 0,2 pequeno, 0,5 médio, 0,8 grande.

Resposta

C · Mostram o tamanho de um efeito, independentemente do tamanho da amostra
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 9,263

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 = 192/5 = 38,4

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−9,4)² + (−6,4)² + 6,6² + 12,6² + (−3,4)² = 343,2

Desvio-padrão

s = √(343,2/4) = 9,263

Resposta

s = 9,263
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,8413

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

Tabela da normal padrão

Φ(−1) = 0,1587
P = 1 − 0,1587 = 0,8413

Resposta

P = 0,8413
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,7674

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)8 = 0,2326
P = 1 − 0,2326 = 0,7674

Resposta

P = 0,7674
6.Probabilidades

Resposta: σY = 2,998

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.

Dispersão de X

μ = 1,45, Var(X) = 2,247, σX = 1,499

Mudança linear

σY = |2|·1,499 = 2,998

Resposta

σY = 2,998

A média de fato se desloca: E(Y) = 2·1,45 + 10 = 12,9.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,02275

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 = 850 kg, σT = 12·√10 = 37,95 kg

Padronizar

z = (925,9 − 850)/37,95 = 2

Probabilidades

P = 1 − Φ(2) = 0,02275

Resposta

P = 0,02275
8.Distribuição normal

Resposta: x = 243,6 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) = 0,1

z da tabela

z ≈ −1,28

De volta às unidades originais

x = 250 − 1,28·5 = 243,6 g

Resposta

x = 243,6 g
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 11,17 h

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.

Estimativa pontual

x̄₁ − x̄₂ = 42,5 − 34 = 8,5

Erro-padrão

SE = √(3²/50 + 14²/80) = 1,622

Margem de erro

E = 1,645·1,622 = 2,668

Intervalo

8,5 ± 2,668 → [5,832, 11,17]

Resposta

limite superior = 11,17 h

O intervalo não contém 0, então as médias diferem significativamente.

10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 482

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 = (1,645·20/1,5)² = 481,1

Arredondar para cima

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

n = 482

Resposta

n = 482
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 2,45

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/√49 = 4/7 = 0,5714

Estatística de teste

t = (101,4 − 100)/0,5714 = 2,45

Resposta

t = 2,45
t0,025; df = 48 = 2,011

|t| > 2,011, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 260

Tamanho de amostra para um teste: para detectar um deslocamento real δ com poder 1 − β em um teste z unilateral ao nível α, o erro-padrão deve satisfazer δ = (z_α + z_β)·σ/√n, então n = ((z_α + z_β)·σ/δ)², arredondado para cima.

Resolver em ordem a n

n = ((1,645 + 1,282)·11/2)² = 259,2

Arredondar para cima

n = 260

Resposta

n = 260
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9958

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 = 190/6 = 31,67

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 272
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1061

Coeficiente de determinação

r² = 272²/(70·1061) = 0,9958

Resposta

r² = 0,9958

Cerca de 99,58% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 44,25

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 = 309/5 = 61,8

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 234

Reta de regressão

b = 234/40 = 5,85
a = 61,8 − 5,85·7 = 20,85
ŷ = 20,85 + 5,85·x

Previsão

ŷ = 20,85 + 5,85·4 = 44,25

Resposta

ŷ = 44,25
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 16,93

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

urbano: 120·66/220 = 36, 120·66/220 = 36, 120·88/220 = 48
rural: 100·66/220 = 30, 100·66/220 = 30, 100·88/220 = 40

Estatística qui-quadrado

χ² = (33 − 36)²/36 + (25 − 36)²/36 + (62 − 48)²/48 + (33 − 30)²/30 + (41 − 30)²/30 + (26 − 40)²/40
χ² = 16,93

Resposta

χ² = 16,93

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 10

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 = 11 − 1 = 10

Resposta

df = 10

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