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 os participantes acharam o estudo interessante
  3. CSe os resultados se generalizam para além do estudo, para outras populações, contextos e épocas
  4. DSe um teste dá os mesmos resultados ao longo do tempo
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Numa regressão múltipla que prevê notas de prova a partir de horas de estudo e de sono, R² = 0,36. O que isso significa?

  1. AAs horas de estudo causam 36% do sucesso na prova
  2. BOs preditores juntos explicam 36% da variância das notas de prova
  3. C36% dos estudantes passaram na prova
  4. DA correlação entre os preditores é 0,36
3.Estatística descritivaMédia
101520253035404550

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 37, 14, 10, 42, 50.

n = 5
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 40. Calcule a pontuação z z de uma nota de 460.

μ = 500σ = 40x = 460
z =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 5azuis: 7

Um saco tem 5 bolas vermelhas e 7 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

5 / 7
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 12, p = 0,25: P(X = 5) = ?k0123456789101112

Um teste tem 12 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,25, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 5?

n = 12p = 0,25k = 5
P =
7.Distribuição normalMédia
244,25252,75P = ?

As massas de sacos seguem uma distribuição normal com média 250 g e desvio-padrão 5 g. Que fração está entre 244,25 e 252,75 g? Dê P em forma decimal.

μ = 250σ = 5x1 = 244,25x2 = 252,75
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 500x = ?97,5%

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 97,5% delas (o percentil 97,5).

μ = 500σ = 40P = 97,5%
x = h
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E99%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 50 celulares, média 105,5 h, desvio-padrão conhecido 13 h. Modelo 2: 40 celulares, média 115,5 h, desvio-padrão conhecido 19 h. Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 99% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 50x̄₁ = 105,5 hσ₁ = 13 hn₂ = 40x̄₂ = 115,5 hσ₂ = 19 h99%
limite superior = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 25, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,590%

O desvio-padrão da população é 25. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 90% para a média tenha margem de erro de no máximo 0,5?

σ = 25E = 0,590%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,01102,011

Uma amostra de 49 estudantes tem nota média 491,1 e desvio-padrão amostral 20. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 500.

μ₀ = 500x̄ = 491,1s = 20n = 49
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
−1,961,96z = ?

Em um ensaio, 30 de 100 pacientes com o tratamento A se recuperam, e 65 de 250 pacientes com o tratamento B. Usando a proporção combinada, encontre a estatística de teste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 30n₁ = 100x₂ = 65n₂ = 250
z =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy2349698131015xy51051015

A tabela dá 5 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy35856777998611107xy5106080100ŷ = 74

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. Para que valor x a reta prevê ŷ = 74?

n = 5ŷ = 74
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
melhorounão melhorouTotalnovo medicamento2476100placebo322860Total56104160

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 = 1602 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 3 linhas e 3 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

3 × 3
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 · Os preditores juntos explicam 36% da variância das notas de prova

Porque é esta a resposta

O R² mostra quanto da variabilidade do desfecho é explicado por todos os preditores juntos. Ele não estabelece causalidade.

Resposta

B · Os preditores juntos explicam 36% da variância das notas de prova
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 17,66

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 = 153/5 = 30,6

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 6,4² + (−16,6)² + (−20,6)² + 11,4² + 19,4² = 1247

Desvio-padrão

s = √(1247/4) = 17,66

Resposta

s = 17,66
4.Estatística descritiva

Resposta: z = −1

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 = (460 − 500)/40 = −1

Resposta

z = −1
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,1515

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.

Primeira e segunda tiragem

P = 5/12 · 4/11 = 20/132 = 0,1515

Resposta

P = 0,1515
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,1032

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) = 792·0,255·0,757 = 792·0,0009766·0,1335 = 0,1032

Resposta

P = 0,1032
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,5838

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 = (244,25 − 250)/5 = −1,15
z₂ = (252,75 − 250)/5 = 0,55

Área entre os valores

P = Φ(0,55) − Φ(−1,15) = 0,7088 − 0,1251 = 0,5838

Resposta

P = 0,5838
8.Distribuição normal

Resposta: x = 578,4 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) = 0,975 → z = 1,96

De volta a x

x = 500 + 1,96·40 = 578,4 h

Resposta

x = 578,4 h
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = −0,9271 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 = 105,5 − 115,5 = −10

Erro-padrão

SE = √(13²/50 + 19²/40) = 3,522

Margem de erro

E = 2,576·3,522 = 9,073

Intervalo

−10 ± 9,073 → [−19,07, −0,9271]

Resposta

limite superior = −0,9271 h

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

10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 6766

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 = (1,645·25/0,5)² = 6765

Arredondar para cima

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

n = 6766

Resposta

n = 6766
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −3,115

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 = 20/√49 = 20/7 = 2,857

Estatística de teste

t = (491,1 − 500)/2,857 = −3,115

Resposta

t = −3,115
t0,025; df = 48 = 2,011

|t| > 2,011, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = 0,7602

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 = 30/100 = 0,3
p̂₂ = 65/250 = 0,26
p̂ = 95/350 = 0,2714

Erro-padrão sob H₀

SE = √(0,2714·0,7286·(1/100 + 1/250)) = 0,05262

Estatística de teste

z = (0,3 − 0,26)/0,05262 = 0,7602

Resposta

z = 0,7602

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

13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9615

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 = 49/5 = 9,8

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 56
Syy = Σ(y − ȳ)² = 84,8

Coeficiente de correlação

r = 56/√(40·84,8) = 0,9615

Resposta

r = 0,9615
14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 6,077

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 = 35/5 = 7
ȳ = 397/5 = 79,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 234

Reta de regressão

b = 234/40 = 5,85
a = 79,4 − 5,85·7 = 38,45
ŷ = 38,45 + 5,85·x

Resolver para x

x = (74 − 38,45)/5,85 = 6,077

Resposta

x = 6,077
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 14,18

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: 100·56/160 = 35, 100·104/160 = 65
placebo: 60·56/160 = 21, 60·104/160 = 39

Estatística qui-quadrado

χ² = (24 − 35)²/35 + (76 − 65)²/65 + (32 − 21)²/21 + (28 − 39)²/39
χ² = 14,18

Resposta

χ² = 14,18

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 4

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 = (3 − 1)·(3 − 1) = 4

Resposta

df = 4

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