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

Um pesquisador compara três ou mais médias de grupo. Por que usar uma ANOVA de um fator em vez de vários testes t?

  1. AVários testes t inflam a taxa global de erro do tipo I
  2. BTestes t não lidam com números acima de 100
  3. CTestes t exigem dados qualitativos
  4. DA ANOVA sempre encontra efeitos maiores que o conjunto equivalente de testes t
3.Estatística descritivaMédia
15202530354045505560

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 17, 14, 14, 60, 12, 42, 15.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 50 e desvio-padrão 12. Que proporção P dos valores está abaixo de 57,2?

μ = 50σ = 12x = 57,2
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,3510,220,1530,3μ = 1,4

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

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,35, 0,2, 0,15, 0,3
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)00,3510,3520,3μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 0,5X + 1. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 0, 1, 2p(x): 0,35, 0,35, 0,3Y = 0,5X + 1
σY =
7.Distribuição normalMédia
2944P = ?

As durações de entregas seguem uma distribuição normal com média 32 min e desvio-padrão 6 min. Que fração está entre 29 e 44 min? Dê P em forma decimal.

μ = 32σ = 6x1 = 29x2 = 44
P =
8.Distribuição normalDifícil
4 s0X − Y?

O tempo de volta X do corredor A e o tempo de volta Y do corredor B são independentes e normais: X tem média 52 s e desvio padrão 4 s, Y tem média 48 s e desvio padrão 3 s. Encontre a probabilidade P de X ser maior que Y. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 52 s, σX = 4 sμY = 48 s, σY = 3 s
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 50 celulares, média 119 h, desvio-padrão conhecido 11 h. Modelo 2: 80 celulares, média 124 h, desvio-padrão conhecido 15 h. Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 90% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 50x̄₁ = 119 hσ₁ = 11 hn₂ = 80x̄₂ = 124 hσ₂ = 15 h90%
E = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
p = 0,5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0495%

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 95% para a proporção tenha margem de erro de no máximo 0,04?

p = 0,5E = 0,0495%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −1,99801,998

Uma amostra de 64 estudantes tem nota média 49,13 e desvio-padrão amostral 5. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 50.

μ₀ = 50x̄ = 49,13s = 5n = 64
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −2,57602,576

Uma amostra de 49 medições tem média 116,8. O desvio-padrão da população é 15. Calcule o limite superior U do intervalo de confiança a 99 % para a média.

x̄ = 116,8σ = 15n = 4999%
U =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy1668198022101251102812231142xy15202530100150

A tabela dá 6 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 6Σx = 141Σy = 623Σx² = 3471Σy² = 68373Σxy = 15398
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy256363473578675xy246607080x = 4,5

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. É feita uma nova observação (4,5, 70). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(4,5, 70)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno10203060turno noturno15151040Total253540100

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 = 1002 × 3
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

Um teste qui-quadrado de aderência verifica se as frequências em 5 categorias seguem uma distribuição de Poisson cuja média é estimada a partir dos mesmos dados. Quantos graus de liberdade df o teste tem?

k = 5
df =

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 · Vários testes t inflam a taxa global de erro do tipo I

Porque é esta a resposta

Fazer muitos testes em pares multiplica a chance de um falso positivo. A ANOVA testa todos os grupos juntos e é seguida de testes post hoc corrigidos.

Resposta

A · Vários testes t inflam a taxa global de erro do tipo I
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 18,66

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 = 174/7 = 24,86

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−7,857)² + (−10,86)² + (−10,86)² + 35,14² + (−12,86)² + 17,14² + (−9,857)² = 2089

Desvio-padrão

s = √(2089/6) = 18,66

Resposta

s = 18,66
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: σ = 1,241

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

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,35 + 1·0,2 + 4·0,15 + 9·0,3 = 3,5

Variância

Var(X) = 3,5 − 1,4² = 1,54
σ = √1,54 = 1,241

Resposta

σ = 1,241
6.Probabilidades

Resposta: σY = 0,4023

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 = 0,95, Var(X) = 0,6475, σX = 0,8047

Mudança linear

σY = |0,5|·0,8047 = 0,4023

Resposta

σY = 0,4023

A média de fato se desloca: E(Y) = 0,5·0,95 + 1 = 1,475.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,6687

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 = (29 − 32)/6 = −0,5
z₂ = (44 − 32)/6 = 2

Área entre os valores

P = Φ(2) − Φ(−0,5) = 0,9772 − 0,3085 = 0,6687

Resposta

P = 0,6687
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,7881

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 = 52 − 48 = 4 s, σ = 5 s

Padronizar

z = (0 − 4)/5 = −0,8

Probabilidades

P = 1 − Φ(−0,8) = 0,7881

Resposta

P = 0,7881
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 3,763 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 = 119 − 124 = −5

Erro-padrão

SE = √(11²/50 + 15²/80) = 2,287

Margem de erro

E = 1,645·2,287 = 3,763

Resposta

E = 3,763 h

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

10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 601

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 = 1,96²·0,5·0,5/0,04² = 600,2

Arredondar para cima

n = 601

Resposta

n = 601
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −1,392

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/√64 = 5/8 = 0,625

Estatística de teste

t = (49,13 − 50)/0,625 = −1,392

Resposta

t = −1,392
t0,025; df = 63 = 1,998

|t| < 1.998, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: U = 122,3

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 = 2,576·15/√49 = 5,52

Limite do intervalo

U = 116,8 + 5,52 = 122,3

Resposta

U = 122,3
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9943

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 = 15398 − 141·623/6 = 757,5
Sxx = 3471 − 141²/6 = 157,5
Syy = 68373 − 623²/6 = 3685

Coeficiente de correlação

r = 757,5/√(157,5·3685) = 0,9943

Resposta

r = 0,9943
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −1,65

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 = 20/5 = 4
ȳ = 345/5 = 69

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 53

Reta de regressão

b = 53/10 = 5,3
a = 69 − 5,3·4 = 47,8
ŷ = 47,8 + 5,3·x

Valor previsto

ŷ = 47,8 + 5,3·4,5 = 71,65

Resíduo

e = 70 − 71,65 = −1,65

Resposta

e = −1,65

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 8,036

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

turno diurno: 60·25/100 = 15, 60·35/100 = 21, 60·40/100 = 24
turno noturno: 40·25/100 = 10, 40·35/100 = 14, 40·40/100 = 16

Estatística qui-quadrado

χ² = (10 − 15)²/15 + (20 − 21)²/21 + (30 − 24)²/24 + (15 − 10)²/10 + (15 − 14)²/14 + (10 − 16)²/16
χ² = 8,036

Resposta

χ² = 8,036

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 3

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 = 5 − 1 − 1 = 3

Resposta

df = 3

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