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

O viés do experimentador é reduzido mais diretamente:

  1. AUsando uma hipótese unicaudal
  2. BUsando para coletar os dados um pesquisador que não conhece a hipótese nem as condições
  3. CUsando apenas voluntários
  4. DUsando uma amostra maior
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 t para amostras independentes
  4. DTeste de postos sinalizados de Wilcoxon
3.Estatística descritivaMédia
202530354045505560

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 60, 35, 21, 17, 18, 19, 17.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 60 e desvio-padrão 15. Que proporção P dos valores está acima de 78,75?

μ = 60σ = 15x = 78,75
P =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 5azuis: 8

Um saco tem 5 bolas vermelhas e 8 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

5 / 8
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 5, p = 0,6: P(X = 1) = ?k012345

Um teste tem 5 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,6, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 1?

n = 5p = 0,6k = 1
P =
7.Distribuição normalMédia
242,75254P = ?

As massas de sacos seguem uma distribuição normal com média 250 g e desvio-padrão 5 g. Que fração está entre 242,75 e 254 g? Dê P em forma decimal.

μ = 250σ = 5x1 = 242,75x2 = 254
P =
8.Distribuição normalDifícil
0,03 mm0D − d?

Os diâmetros D dos furos são normais com média 25,03 mm e desvio padrão 0,015 mm. Os diâmetros d dos eixos são independentes e normais com média 25 mm e desvio padrão 0,02 mm. Um eixo escolhido ao acaso encaixa quando D − d > 0. Encontre a probabilidade P de ele encaixar. Arredonde z para duas casas decimais.

furo: μ = 25,03 mm, σ = 0,015 mmeixo: μ = 25 mm, σ = 0,02 mm
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 21, s = 13L = ?Ux̄ = 82,5E90%

Uma amostra de 21 itens tem média 82,5 e desvio-padrão s = 13. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite inferior do intervalo de confiança de 90% para a média.

n = 21x̄ = 82,5s = 1390%t(20) = 1,725
limite inferior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 38, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 395%

O desvio-padrão da população é 38. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 95% para a média tenha margem de erro de no máximo 3?

σ = 38E = 395%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,1792,179t = ?df = 12

Dois métodos de ensino são comparados. Grupo 1: 5 alunos, nota média 75,5, desvio-padrão 5,5. Grupo 2: 9 alunos, nota média 59,7, desvio-padrão 10,5. 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 = 5x̄₁ = 75,5s₁ = 5,5n₂ = 9x̄₂ = 59,7s₂ = 10,5
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,64501,645

Uma amostra de 36 medições tem média 48,3. O desvio-padrão da população é 4. Calcule o limite inferior L do intervalo de confiança a 90 % para a média.

x̄ = 48,3σ = 4n = 3690%
L =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy22643564184810571263xy5104060

A tabela dá 6 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 6
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy126223320417514612xy246152025x = 3,5

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 = 3,5.

n = 6x = 3,5
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
melhorounão melhorouTotalnovo medicamento461460placebo8040120Total12654180

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 = 1802 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil
simnãoTotallinha 15644100linha 2392160linha 373780Total16872240dfα = 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 = 0,01 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 = 2403 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Usando para coletar os dados um pesquisador que não conhece a hipótese nem as condições

Porque é esta a resposta

Experimentadores que conhecem a hipótese podem influenciar sem querer os participantes ou os registros. Procedimentos cegos ou duplo-cegos e instruções padronizadas reduzem isso.

Resposta

B · Usando para coletar os dados um pesquisador que não conhece a hipótese nem as condições
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · 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

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

Resposta: s = 15,99

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 = 187/7 = 26,71

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 33,29² + 8,286² + (−5,714)² + (−9,714)² + (−8,714)² + (−7,714)² + (−9,714)² = 1533

Desvio-padrão

s = √(1533/6) = 15,99

Resposta

s = 15,99
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,1056

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 = 1,25

Tabela da normal padrão

Φ(1,25) = 0,8944
P = 1 − 0,8944 = 0,1056

Resposta

P = 0,1056
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,1282

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 = 5/13 · 4/12 = 20/156 = 0,1282

Resposta

P = 0,1282
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,0768

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 = 1) = 5·0,61·0,44 = 5·0,6·0,0256 = 0,0768

Resposta

P = 0,0768
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,7146

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 = (242,75 − 250)/5 = −1,45
z₂ = (254 − 250)/5 = 0,8

Área entre os valores

P = Φ(0,8) − Φ(−1,45) = 0,7881 − 0,07353 = 0,7146

Resposta

P = 0,7146
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8849

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 = 25,03 − 25 = 0,03 mm, σ = 0,025 mm

Padronizar

z = (0 − 0,03)/0,025 = −1,2

Probabilidades

P = 1 − Φ(−1,2) = 0,8849

Resposta

P = 0,8849
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 77,61

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 = 20, t = 1,725

Margem de erro

E = 1,725·13/√21 = 4,894

Intervalo

82,5 ± 4,894 → [77,61, 87,39]

Resposta

limite inferior = 77,61
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 617

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 = (1,96·38/3)² = 616,4

Arredondar para cima

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

n = 617

Resposta

n = 617
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 3,098

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 = (4·5,5² + 8·10,5²)/12 = 83,58
sp = 9,142

Erro-padrão

SE = 9,142·√(1/5 + 1/9) = 5,099

Estatística de teste

t = (75,5 − 59,7)/5,099 = 3,098

Resposta

t = 3,098

Com gl = 12, o valor crítico bilateral a 5% é 2,179; |t| é maior, então H₀ é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: L = 47,2

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 = 1,645·4/√36 = 1,097

Limite do intervalo

L = 48,3 − 1,097 = 47,2

Resposta

L = 47,2
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9968

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 = 42/6 = 7
ȳ = 270/6 = 45

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 258
Syy = Σ(y − ȳ)² = 954

Coeficiente de determinação

r² = 258²/(70·954) = 0,9968

Resposta

r² = 0,9968

Cerca de 99,68% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 18,67

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 = 112/6 = 18,67

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −50

Reta de regressão

b = −50/17,5 = −2,857
a = 18,67 − (−2,857)·3,5 = 28,67
ŷ = 28,67 − 2,857·x

Previsão

ŷ = 28,67 + (−2,857)·3,5 = 18,67

Resposta

ŷ = 18,67
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 1,905

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: 60·126/180 = 42, 60·54/180 = 18
placebo: 120·126/180 = 84, 120·54/180 = 36

Estatística qui-quadrado

χ² = (46 − 42)²/42 + (14 − 18)²/18 + (80 − 84)²/84 + (40 − 36)²/36
χ² = 1,905

Resposta

χ² = 1,905

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 27,25

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

linha 1: 70, 30
linha 2: 42, 18
linha 3: 56, 24

Estatística qui-quadrado

χ² = (56 − 70)²/70 + (44 − 30)²/30 + (39 − 42)²/42 + (21 − 18)²/18 + (73 − 56)²/56 + (7 − 24)²/24
χ² = 27,25

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
27,25 > 9,210

Resposta

χ² = 27,25

χ² está acima do valor crítico, então H₀ é rejeitada: as variáveis parecem estar relacionadas.

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