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 quer testar se há associação entre gênero (masculino/feminino) e gênero de filme preferido (quatro categorias). Qual teste é adequado?

  1. ACorrelação de Pearson
  2. BTeste qui-quadrado de independência
  3. CANOVA de um fator
  4. DTeste t pareado
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador descobre que as vendas de sorvete e as mortes por afogamento têm correlação positiva. Qual explicação é mais plausível?

  1. AO sorvete causa afogamento
  2. BA correlação tem de ser um erro de cálculo
  3. CO tempo quente aumenta tanto as vendas de sorvete quanto a natação
  4. DOs afogamentos aumentam as vendas de sorvete
3.Estatística descritivaMédia
10152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 56, 30, 15, 46, 10, 42, 16.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 50 e desvio-padrão 15. Que proporção P dos valores está acima de 20?

μ = 50σ = 15x = 20
P =
5.ProbabilidadesMédia
n = 9k = 2N = ?

De quantas maneiras N se pode escolher uma comissão de 2 pessoas num grupo de 9? A ordem não interessa.

n = 9k = 2
N =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 6, p = 0,1: P(X ≤ 1) = ?k0123456

Testam-se 6 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,1, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 6p = 0,1
P =
7.Distribuição normalMédia
750 g735,2 gX + Y?

X é normal com média 250 g e desvio padrão 4 g; Y é independente e normal com média 500 g e desvio padrão 9 g. Encontre a probabilidade P de X + Y ser maior que 735,2 g. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 250, σX = 4μY = 500, σY = 9X + Y > 735,2 g
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 178x = ?75%

As alturas de homens adultos seguem uma distribuição normal com média 178 cm e desvio-padrão 7 cm. Calcule o valor x abaixo do qual estão 75% delas (o percentil 75).

μ = 178σ = 7P = 75%
x = cm
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 7, s = 2L = ?Ux̄ = 90,5E95%

Uma amostra de 7 itens tem média 90,5 e desvio-padrão s = 2. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite inferior do intervalo de confiança de 95% para a média.

n = 7x̄ = 90,5s = 295%t(6) = 2,447
limite inferior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
p = 0,5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0595%

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 0,05?

p = 0,5E = 0,0595%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,1452,145t = ?df = 14

15 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 2,79 e o desvio-padrão das diferenças é 9. Encontre a estatística do teste pareado t para H₀: μd = 0.

n = 15d̄ = 2,79sd = 9
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
−1,961,96z = ?

Em um ensaio, 48 de 80 pacientes com o tratamento A se recuperam, e 92 de 200 pacientes com o tratamento B. Usando a proporção combinada, encontre a estatística de teste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 48n₁ = 80x₂ = 92n₂ = 200
z =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy163819622273257728923196xy15202530406080100

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 = 438Σx² = 3471Σy² = 34226Σxy = 10869
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy164418552070226624822694xy2025406080100x = 21

A tabela dá 6 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Preveja ŷ para x = 21.

n = 6x = 21
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
melhorounão melhorouTotalnovo medicamento233760placebo196180Total4298140

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 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

Um teste qui-quadrado de aderência compara frequências observadas em 9 categorias com proporções esperadas totalmente especificadas (nenhum parâmetro é estimado a partir dos dados). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

k = 9
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Teste qui-quadrado de independência

Porque é esta a resposta

O teste qui-quadrado compara as frequências observadas com as esperadas numa tabela de contingência para testar se duas variáveis categóricas estão associadas.

Resposta

B · Teste qui-quadrado de independência
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · O tempo quente aumenta tanto as vendas de sorvete quanto a natação

Porque é esta a resposta

Uma terceira variável, a temperatura, causa as duas. Isso ilustra por que a correlação sozinha não pode mostrar causalidade.

Resposta

C · O tempo quente aumenta tanto as vendas de sorvete quanto a natação
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 17,76

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 = 215/7 = 30,71

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 25,29² + (−0,7143)² + (−15,71)² + 15,29² + (−20,71)² + 11,29² + (−14,71)² = 1893

Desvio-padrão

s = √(1893/6) = 17,76

Resposta

s = 17,76
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,9772

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 = −2

Tabela da normal padrão

Φ(−2) = 0,02275
P = 1 − 0,02275 = 0,9772

Resposta

P = 0,9772
5.Probabilidades

Resposta: N = 36

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(9, 2) = (9·8)/(2·1) = 36

Resposta

N = 36
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,8857

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) = 0,96 = 0,5314
P(X = 1) = 6·0,1·0,95 = 0,3543

Some

P = 0,5314 + 0,3543 = 0,8857

Resposta

P = 0,8857
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,9332

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 soma

μ = 750 g, σ = √(4² + 9²) = 9,849 g

Padronizar

z = (735,2 − 750)/9,849 = −1,5

Cauda superior

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

Resposta

P = 0,9332
8.Distribuição normal

Resposta: x = 182,7 cm

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) = 0,75 → z = 0,6745

De volta a x

x = 178 + 0,6745·7 = 182,72 cm

Resposta

x = 182,72 cm
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 88,65

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 = 6, t = 2,447

Margem de erro

E = 2,447·2/√7 = 1,85

Intervalo

90,5 ± 1,85 → [88,65, 92,35]

Resposta

limite inferior = 88,65
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 385

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 = 1,96²·0,5·0,5/0,05² = 384,2

Arredondar para cima

n = 385

Resposta

n = 385
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 1,201

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 = 9/√15 = 2,324

Estatística de teste

t = 2,79/2,324 = 1,201

Resposta

t = 1,201

Com gl = 14, o valor crítico bilateral a 5% é 2,145; |t| é menor, então H₀ não é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = 2,117

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 = 48/80 = 0,6
p̂₂ = 92/200 = 0,46
p̂ = 140/280 = 0,5

Erro-padrão sob H₀

SE = √(0,5·0,5·(1/80 + 1/200)) = 0,06614

Estatística de teste

z = (0,6 − 0,46)/0,06614 = 2,117

Resposta

z = 2,117

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

13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9672

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 = 10869 − 141·438/6 = 576
Sxx = 3471 − 141²/6 = 157,5
Syy = 34226 − 438²/6 = 2252

Coeficiente de correlação

r = 576/√(157,5·2252) = 0,9672

Resposta

r = 0,9672
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 68,5

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 = 126/6 = 21
ȳ = 411/6 = 68,5

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 327

Reta de regressão

b = 327/70 = 4,671
a = 68,5 − 4,671·21 = −29,6
ŷ = −29,6 + 4,671·x

Previsão

ŷ = −29,6 + 4,671·21 = 68,5

Resposta

ŷ = 68,5
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 3,472

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

novo medicamento: 60·42/140 = 18, 60·98/140 = 42
placebo: 80·42/140 = 24, 80·98/140 = 56

Estatística qui-quadrado

χ² = (23 − 18)²/18 + (37 − 42)²/42 + (19 − 24)²/24 + (61 − 56)²/56
χ² = 3,472

Resposta

χ² = 3,472

gl = 1. Para α = 0,05 o valor crítico é 3,841, então H₀ (independência) é não rejeitada.

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 8

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 = 9 − 1 = 8

Resposta

df = 8

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