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 interna refere-se a:

  1. ASe o efeito observado foi realmente causado pela VI e não por outros fatores
  2. BSe um teste dá os mesmos resultados ao longo do tempo
  3. CSe os participantes acharam o estudo interessante
  4. DSe os resultados se generalizam para além do estudo, para outras populações, contextos e épocas
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Na teoria fundamentada (grounded theory), a coleta de dados continua até:

  1. AObter um valor p abaixo de 0,05
  2. BAtingir a saturação teórica, quando novos dados não acrescentam novas categorias
  3. CEntrevistar pelo menos 1,000 participantes
  4. DConfirmar a hipótese original
3.Estatística descritivaMédia
2025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 59, 19, 20, 18, 31, 58, 53.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 170 e desvio-padrão 20. Que proporção P dos valores está acima de 200?

μ = 170σ = 20x = 200
P =
5.ProbabilidadesMédia
n = 11k = 2N = ?

De quantas maneiras N se pode escolher uma comissão de 2 pessoas num grupo de 11? A ordem não interessa.

n = 11k = 2
N =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)00,310,1520,1530,140,3μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 10X + 20. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,3, 0,15, 0,15, 0,1, 0,3Y = 10X + 20
σY =
7.Distribuição normalMédia
250 kg251,6 kgT = X₁ + … + X₁₀?

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 10 deles exceder 251,6 kg. Arredonde z para duas casas decimais.

μ = 25 kgσ = 0,5 kgn = 10> 251,6 kg
P =
8.Distribuição normalDifícil
557085100115130145pontostopo 70%

Os pontuações de QI têm distribuição normal com média 100 pontos e desvio padrão 15 pontos. Arraste o ponto de corte para que os 70% superiores sombreados fiquem à direita dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 100 pontosσ = 15 pontos70%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 12, s = 16,5LUx̄ = 56E = ?99%

Uma amostra de 12 itens tem média 56 e desvio-padrão s = 16,5. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 99% para a média.

n = 12x̄ = 56s = 16,599%t(11) = 3,106
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(12) = 1,7820LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 7 parcelas, produção média 80,5 kg, desvio-padrão 1 kg. Grupo de parcelas 2: 7 parcelas, média 91,5 kg, desvio-padrão 10 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 90% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 7x̄₁ = 80,5s₁ = 1n₂ = 7x̄₂ = 91,5s₂ = 1090%t(12) = 1,782
E = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,0932,093t = ?df = 19

Dois métodos de ensino são comparados. Grupo 1: 14 alunos, nota média 87,5, desvio-padrão 7. Grupo 2: 7 alunos, nota média 98, desvio-padrão 6,5. Suponha variâncias populacionais iguais e use o teste t de duas amostras com variância combinada. Encontre a estatística de teste t para H₀: μ₁ = μ₂, tomando a diferença como x̄₁ − x̄₂ (grupo 1 menos grupo 2).

n₁ = 14x̄₁ = 87,5s₁ = 7n₂ = 7x̄₂ = 98s₂ = 6,5
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,9601,96

Uma amostra de 81 medições tem média 99,3. O desvio-padrão da população é 12. Calcule o limite superior U do intervalo de confiança a 95 % para a média.

x̄ = 99,3σ = 12n = 8195%
U =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy146251360459568xy24506070

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 = 284Σx² = 55Σy² = 16422Σxy = 904
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy128225324423519617xy2462025x = 2,5

A tabela dá 6 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Preveja ŷ para x = 2,5.

n = 6x = 2,5
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno12341460turno noturno12202860Total245442120

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 = 1202 × 3
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 4 linhas e 4 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

4 × 4
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Se o efeito observado foi realmente causado pela VI e não por outros fatores

Porque é esta a resposta

Alta validade interna significa que explicações alternativas, como variáveis de confusão, características de demanda ou viés do experimentador, foram descartadas. A validade externa diz respeito à generalização.

Resposta

A · Se o efeito observado foi realmente causado pela VI e não por outros fatores
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Atingir a saturação teórica, quando novos dados não acrescentam novas categorias

Porque é esta a resposta

A teoria fundamentada desenvolve a teoria de forma indutiva, coletando e codificando os dados ao mesmo tempo, e para a amostragem quando novos dados já não desenvolvem as categorias.

Resposta

B · Atingir a saturação teórica, quando novos dados não acrescentam novas categorias
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 19,11

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 = 258/7 = 36,86

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 22,14² + (−17,86)² + (−16,86)² + (−18,86)² + (−5,857)² + 21,14² + 16,14² = 2191

Desvio-padrão

s = √(2191/6) = 19,11

Resposta

s = 19,11
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,06681

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 = 1,5

Tabela da normal padrão

Φ(1,5) = 0,9332
P = 1 − 0,9332 = 0,06681

Resposta

P = 0,06681
5.Probabilidades

Resposta: N = 55

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.

Combinações

C(11, 2) = (11·10)/(2·1) = 55

Resposta

N = 55
6.Probabilidades

Resposta: σY = 16,27

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 = 1,95, Var(X) = 2,647, σX = 1,627

Mudança linear

σY = |10|·1,627 = 16,27

Resposta

σY = 16,27

A média de fato se desloca: E(Y) = 10·1,95 + 20 = 39,5.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,1562

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 = 250 kg, σT = 0,5·√10 = 1,581 kg

Padronizar

z = (251,6 − 250)/1,581 = 1,01

Probabilidades

P = 1 − Φ(1,01) = 0,1562

Resposta

P = 0,1562
8.Distribuição normal

Resposta: x = 92,2 pontos

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) = 0,3

z da tabela

z ≈ −0,52

De volta às unidades originais

x = 100 − 0,52·15 = 92,2 pontos

Resposta

x = 92,2 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 14,79

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 = 11, t = 3,106

Margem de erro

E = 3,106·16,5/√12 = 14,79

Resposta

E = 14,79
10.Intervalos de confiança

Resposta: E = 6,769 kg

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.

Desvio-padrão combinado

sp² = (6·1² + 6·10²)/12 = 50,5
sp = 7,106

Margem de erro

E = 1,782·7,106·√(1/7 + 1/7) = 6,769

Resposta

E = 6,769 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −3,313

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.

Variância combinada

sp² = (13·7² + 6·6,5²)/19 = 46,87
sp = 6,846

Erro-padrão

SE = 6,846·√(1/14 + 1/7) = 3,169

Estatística de teste

t = (87,5 − 98)/3,169 = −3,313

Resposta

t = −3,313

Com gl = 19, o valor crítico bilateral a 5% é 2,093; |t| é maior, então H₀ é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: U = 101,9

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 = 1,96·12/√81 = 2,613

Limite do intervalo

U = 99,3 + 2,613 = 101,9

Resposta

U = 101,9
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9643

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 = 904 − 15·284/5 = 52
Sxx = 55 − 15²/5 = 10
Syy = 16422 − 284²/5 = 290,8

Coeficiente de correlação

r = 52/√(10·290,8) = 0,9643

Resposta

r = 0,9643
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 24,78

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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 136/6 = 22,67

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −37

Reta de regressão

b = −37/17,5 = −2,114
a = 22,67 − (−2,114)·3,5 = 30,07
ŷ = 30,07 − 2,114·x

Previsão

ŷ = 30,07 + (−2,114)·2,5 = 24,78

Resposta

ŷ = 24,78
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 8,296

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: 60·24/120 = 12, 60·54/120 = 27, 60·42/120 = 21
turno noturno: 60·24/120 = 12, 60·54/120 = 27, 60·42/120 = 21

Estatística qui-quadrado

χ² = (12 − 12)²/12 + (34 − 27)²/27 + (14 − 21)²/21 + (12 − 12)²/12 + (20 − 27)²/27 + (28 − 21)²/21
χ² = 8,296

Resposta

χ² = 8,296

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 9

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 = (4 − 1)·(4 − 1) = 9

Resposta

df = 9

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