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

A confiabilidade das metades (split-half) envolve:

  1. AComparar os escores de duas metades do mesmo teste para verificar a consistência interna
  2. BDividir a amostra em um grupo experimental e um de controle e comparar seus escores
  3. CUsar dois observadores, cada um em metade das sessões
  4. DTestar duas metades da amostra em momentos diferentes
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Qual teste não paramétrico compara duas amostras relacionadas, como escores antes e depois numa escala ordinal?

  1. ATeste qui-quadrado de independência
  2. BTeste U de Mann-Whitney
  3. CTeste de postos sinalizados de Wilcoxon
  4. DTeste t para amostras independentes
3.Estatística descritivaMédia
1520253035

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 13, 29, 38, 17, 38, 25.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 170 e desvio-padrão 15. Que proporção P dos valores está acima de 200?

μ = 170σ = 15x = 200
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)10,320,330,1540,25μ = 2,35

Para a distribuição mostrada, encontre a variância Var(X) de X.

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,3, 0,3, 0,15, 0,25
Var(X) =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 8, p = 0,4: P(X ≤ 1) = ?k012345678

Testam-se 8 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,4, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 8p = 0,4
P =
7.Distribuição normalMédia
5077P = ?

As notas de prova seguem uma distribuição normal com média 65 pontos e desvio-padrão 10 pontos. Que fração está entre 50 e 77 pontos? Dê P em forma decimal.

μ = 65σ = 10x1 = 50x2 = 77
P =
8.Distribuição normalDifícil
10 cm0X − Y?

As alturas X dos homens e Y das mulheres de um grupo são independentes e normais: X tem média 180 cm e desvio padrão 10 cm, Y tem média 170 cm e desvio padrão 12 cm. Encontre a probabilidade P de X ser maior que Y. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 180 cm, σX = 10 cmμY = 170 cm, σY = 12 cm
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E95%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 100 celulares, média 118,5 h, desvio-padrão conhecido 7 h. Modelo 2: 100 celulares, média 133 h, desvio-padrão conhecido 14 h. Encontre o limite inferior do intervalo de confiança de 95% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 100x̄₁ = 118,5 hσ₁ = 7 hn₂ = 100x̄₂ = 133 hσ₂ = 14 h95%
limite inferior = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
n = 30Lσ = ?s = 1,695%

Os diâmetros de 30 eixos usinados têm desvio-padrão amostral de 1,6 µm. Supondo que os diâmetros tenham distribuição normal, encontre o limite superior σ do intervalo de confiança de 95% para o desvio-padrão populacional. Com gl = 29, 2,5% da distribuição χ² fica abaixo de 16,047 e 2,5% fica acima de 45,722.

n = 30s = 1,6 µmχ² = 16,047, 45,722
σ = µm
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,13102,131

Uma amostra de 16 estudantes tem nota média 110,3 e desvio-padrão amostral 15. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 120.

μ₀ = 120x̄ = 110,3s = 15n = 16
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
σ = 20, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 190%

Que tamanho deve ter uma amostra para que o intervalo de confiança a 90 % para uma média tenha uma margem de erro de no máximo 1? O desvio-padrão é 20. Calcule o menor tamanho de amostra n.

σ = 20E = 190%
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy152259362475580xy2450607080

A tabela dá 5 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy2294366388401046xy5103040x = 9

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 = 9.

n = 5x = 9
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes9432880funcionários12133560Total215663140

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
simnãoTotalfábrica A463480fábrica B394180fábrica C152540Total100100200dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

A tabela mostra frequências observadas. Teste ao nível α = 0,05 se as duas variáveis são independentes (sem correção de continuidade). Calcule a estatística de teste χ² e depois compare-a com o valor crítico da tabela.

N = 2003 × 2α = 0,05
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Comparar os escores de duas metades do mesmo teste para verificar a consistência interna

Porque é esta a resposta

Se as duas metades medem o mesmo construto, seus escores devem ter correlação alta. O alfa de Cronbach estende essa ideia a todas as divisões possíveis.

Resposta

A · Comparar os escores de duas metades do mesmo teste para verificar a consistência interna
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Teste de postos sinalizados de Wilcoxon

Porque é esta a resposta

O teste de Wilcoxon é para dados ordinais pareados; o U de Mann-Whitney é o equivalente para grupos independentes.

Resposta

C · Teste de postos sinalizados de Wilcoxon
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 10,44

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 = 160/6 = 26,67

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−13,67)² + 2,333² + 11,33² + (−9,667)² + 11,33² + (−1,667)² = 545,3

Desvio-padrão

s = √(545,3/5) = 10,44

Resposta

s = 10,44
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,02275

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) = 0,9772
P = 1 − 0,9772 = 0,02275

Resposta

P = 0,02275
5.Probabilidades

Resposta: Var(X) = 1,328

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 = 1·0,3 + 2·0,3 + 3·0,15 + 4·0,25 = 2,35

Média dos quadrados

E(X²) = 1·0,3 + 4·0,3 + 9·0,15 + 16·0,25 = 6,85

Variância

Var(X) = 6,85 − 2,35² = 1,328

Resposta

Var(X) = 1,328
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,1064

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) = 0,68 = 0,0168
P(X = 1) = 8·0,4·0,67 = 0,08958

Some

P = 0,0168 + 0,08958 = 0,1064

Resposta

P = 0,1064
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8181

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 = (50 − 65)/10 = −1,5
z₂ = (77 − 65)/10 = 1,2

Área entre os valores

P = Φ(1,2) − Φ(−1,5) = 0,8849 − 0,06681 = 0,8181

Resposta

P = 0,8181
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,7389

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 = 180 − 170 = 10 cm, σ = 15,62 cm

Padronizar

z = (0 − 10)/15,62 = −0,64

Probabilidades

P = 1 − Φ(−0,64) = 0,7389

Resposta

P = 0,7389
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = −17,57 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 = 118,5 − 133 = −14,5

Erro-padrão

SE = √(7²/100 + 14²/100) = 1,565

Margem de erro

E = 1,96·1,565 = 3,068

Intervalo

−14,5 ± 3,068 → [−17,57, −11,43]

Resposta

limite inferior = −17,57 h

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

10.Intervalos de confiança

Resposta: σ = 2,151 µm

Intervalo para uma variância: (n − 1)s²/σ² tem distribuição χ² com n − 1 graus de liberdade. O intervalo de 95% para σ² vai de (n − 1)s² dividido pelo valor superior de χ² (2,5% acima dele) até (n − 1)s² dividido pelo valor inferior de χ² (2,5% abaixo dele); o intervalo para σ é a raiz quadrada dos dois limites. Ele não é simétrico em torno de s.

Soma de quadrados

(n − 1)s² = 29·1,6² = 74,24

Limites para σ²

74,24/45,722 = 1,624
74,24/16,047 = 4,626

Limite para σ

σ = √4,626 = 2,151 µm

Resposta

σ = 2,151 µm

Intervalo de 95% para σ: [1,274, 2,151] µm.

11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −2,587

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 = 15/√16 = 15/4 = 3,75

Estatística de teste

t = (110,3 − 120)/3,75 = −2,587

Resposta

t = −2,587
t0,025; df = 15 = 2,131

|t| > 2,131, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 1083

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).

Resolver em ordem a n

n = (1,645·20/1)² = 1082

Arredondar para cima

n = 1083

Resposta

n = 1083
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9823

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 = 15/5 = 3
ȳ = 328/5 = 65,6

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 72
Syy = Σ(y − ȳ)² = 537,2

Coeficiente de correlação

r = 72/√(10·537,2) = 0,9823

Resposta

r = 0,9823
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 43,5

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 = 30/5 = 6
ȳ = 189/5 = 37,8

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 76

Reta de regressão

b = 76/40 = 1,9
a = 37,8 − 1,9·6 = 26,4
ŷ = 26,4 + 1,9·x

Previsão

ŷ = 26,4 + 1,9·9 = 43,5

Resposta

ŷ = 43,5
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 14,72

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

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

Estatística qui-quadrado

χ² = (9 − 12)²/12 + (43 − 32)²/32 + (28 − 36)²/36 + (12 − 9)²/9 + (13 − 24)²/24 + (35 − 27)²/27
χ² = 14,72

Resposta

χ² = 14,72

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 4,35

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

fábrica A: 40, 40
fábrica B: 40, 40
fábrica C: 20, 20

Estatística qui-quadrado

χ² = (46 − 40)²/40 + (34 − 40)²/40 + (39 − 40)²/40 + (41 − 40)²/40 + (15 − 20)²/20 + (25 − 20)²/20
χ² = 4,35

Decisão

df = 2, χ²crit = 5,991
4,35 < 5,991

Resposta

χ² = 4,35

χ² está abaixo do valor crítico, então H₀ não é rejeitada: não há evidência significativa de relação.

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