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

Validade ecológica refere-se a:

  1. AO quanto um teste é consistente ao longo do tempo
  2. BSe um teste parece medir a coisa certa
  3. CO quanto os resultados se generalizam para situações da vida real
  4. DSe um teste prevê comportamento futuro
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

O exercício reduz a depressão, e o efeito ocorre porque o exercício melhora o sono, o que por sua vez reduz a depressão. O sono é mais bem descrito como:

  1. AModerador
  2. BVariável de controle
  3. CMediador
  4. DVariável estranha
3.Estatística descritivaMédia
152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 11, 50, 55, 16, 35, 31.

n = 6
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 60 e desvio-padrão 20. Que proporção P dos valores está acima de 85?

μ = 60σ = 20x = 85
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)10,220,1530,340,35μ = 2,8

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

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,2, 0,15, 0,3, 0,35
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 8, p = 0,4: P(X = 5) = ?k012345678

Um teste tem 8 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,4, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 5?

n = 8p = 0,4k = 5
P =
7.Distribuição normalMédia
460574P = ?

As durações de baterias seguem uma distribuição normal com média 500 h e desvio-padrão 40 h. Que fração está entre 460 e 574 h? Dê P em forma decimal.

μ = 500σ = 40x1 = 460x2 = 574
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 500x = ?80%

As durações de baterias seguem uma distribuição normal com média 500 h e desvio-padrão 40 h. Calcule o valor x abaixo do qual estão 80% delas (o percentil 80).

μ = 500σ = 40P = 80%
x = h
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 15, s = 6,5L = ?Ux̄ = 37,5E95%

Uma amostra de 15 itens tem média 37,5 e desvio-padrão s = 6,5. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite inferior do intervalo de confiança de 95% para a média.

n = 15x̄ = 37,5s = 6,595%t(14) = 2,145
limite inferior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 24, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 199%

O desvio-padrão da população é 24. 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 1?

σ = 24E = 199%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,2282,228t = ?df = 10

11 funcionários fazem um teste de digitação antes e depois de um curso de treinamento. Para cada pessoa é registrada a diferença d = depois − antes (palavras por minuto). A diferença média é 3,46 e o desvio-padrão das diferenças é 4,1. Encontre a estatística do teste pareado t para H₀: μd = 0.

n = 11d̄ = 3,46sd = 4,1
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
−1,961,96z = ?

Em um ensaio, 135 de 300 pacientes com o tratamento A se recuperam, e 90 de 250 pacientes com o tratamento B. Usando a proporção combinada, encontre a estatística de teste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 135n₁ = 300x₂ = 90n₂ = 250
z =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy153253362471569xy246070

A tabela dá 5 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 5Σx = 15Σy = 308Σx² = 55Σy² = 19264Σxy = 974
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy294176258341043xy5102040x = 5

A tabela dá 5 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Preveja ŷ para x = 5.

n = 5x = 5
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano9353680rural12212760Total215663140

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 = 1402 × 3
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

Um teste qui-quadrado de aderência verifica se as frequências em 7 categorias seguem uma distribuição de Poisson cuja média é estimada a partir dos mesmos dados. Quantos graus de liberdade df o teste tem?

k = 7
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · O quanto os resultados se generalizam para situações da vida real

Porque é esta a resposta

A validade ecológica trata de saber se os resultados se aplicam a situações cotidianas. Estudos de laboratório muito controlados costumam ter baixa validade ecológica.

Resposta

C · O quanto os resultados se generalizam para situações da vida real
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Mediador

Porque é esta a resposta

Um mediador fica no caminho causal entre o preditor e o desfecho, explicando como ou por que o efeito ocorre.

Resposta

C · Mediador
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 17,63

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 = 198/6 = 33

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−22)² + 17² + 22² + (−17)² + 2² + (−2)² = 1554

Desvio-padrão

s = √(1554/5) = 17,63

Resposta

s = 17,63
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: σ = 1,122

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 = 1·0,2 + 2·0,15 + 3·0,3 + 4·0,35 = 2,8

Média dos quadrados

E(X²) = 1·0,2 + 4·0,15 + 9·0,3 + 16·0,35 = 9,1

Variância

Var(X) = 9,1 − 2,8² = 1,26
σ = √1,26 = 1,122

Resposta

σ = 1,122
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,1239

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 = 5) = 56·0,45·0,63 = 56·0,01024·0,216 = 0,1239

Resposta

P = 0,1239
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8092

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 = (460 − 500)/40 = −1
z₂ = (574 − 500)/40 = 1,85

Área entre os valores

P = Φ(1,85) − Φ(−1) = 0,9678 − 0,1587 = 0,8092

Resposta

P = 0,8092
8.Distribuição normal

Resposta: x = 533,7 h

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) = 0,8 → z = 0,8416

De volta a x

x = 500 + 0,8416·40 = 533,66 h

Resposta

x = 533,66 h
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 33,9

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 = 14, t = 2,145

Margem de erro

E = 2,145·6,5/√15 = 3,6

Intervalo

37,5 ± 3,6 → [33,9, 41,1]

Resposta

limite inferior = 33,9
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 3823

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 = (2,576·24/1)² = 3822

Arredondar para cima

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

n = 3823

Resposta

n = 3823
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 2,799

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

Erro-padrão da diferença média

SE = 4,1/√11 = 1,236

Estatística de teste

t = 3,46/1,236 = 2,799

Resposta

t = 2,799

Com gl = 10, o valor crítico bilateral a 5% é 2,228; |t| é maior, então H₀ é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = 2,138

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 = 135/300 = 0,45
p̂₂ = 90/250 = 0,36
p̂ = 225/550 = 0,4091

Erro-padrão sob H₀

SE = √(0,4091·0,5909·(1/300 + 1/250)) = 0,0421

Estatística de teste

z = (0,45 − 0,36)/0,0421 = 2,138

Resposta

z = 2,138

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

13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9266

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 = 974 − 15·308/5 = 50
Sxx = 55 − 15²/5 = 10
Syy = 19264 − 308²/5 = 291,2

Coeficiente de correlação

r = 50/√(10·291,2) = 0,9266

Resposta

r = 0,9266
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 21,35

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 = 30/5 = 6
ȳ = 128/5 = 25,6

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 170

Reta de regressão

b = 170/40 = 4,25
a = 25,6 − 4,25·6 = 0,1
ŷ = 0,1 + 4,25·x

Previsão

ŷ = 0,1 + 4,25·5 = 21,35

Resposta

ŷ = 21,35
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 2,406

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: 80·21/140 = 12, 80·56/140 = 32, 80·63/140 = 36
rural: 60·21/140 = 9, 60·56/140 = 24, 60·63/140 = 27

Estatística qui-quadrado

χ² = (9 − 12)²/12 + (35 − 32)²/32 + (36 − 36)²/36 + (12 − 9)²/9 + (21 − 24)²/24 + (27 − 27)²/27
χ² = 2,406

Resposta

χ² = 2,406

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 5

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 = 7 − 1 − 1 = 5

Resposta

df = 5

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