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

Na pesquisa observacional, a amostragem por eventos significa:

  1. AEscolher os participantes ao acaso
  2. BRegistrar só os eventos que os participantes relatam
  3. CRegistrar cada vez que um comportamento especificado ocorre
  4. DRegistrar o comportamento só em intervalos de tempo fixos
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

A "crise de replicação" na psicologia refere-se a:

  1. AOs periódicos serem legalmente obrigados a rejeitar todos os estudos de replicação submetidos
  2. BUma falta de participantes para experimentos
  3. CMuitos achados publicados não se reproduzirem em novos estudos
  4. DCópia de questionários sem permissão
3.Estatística descritivaMédia
152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 18, 37, 51, 58, 13, 39, 15.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 100 e desvio-padrão 12. Calcule a pontuação z z de uma nota de 124.

μ = 100σ = 12x = 124
z =
5.ProbabilidadesMédia
P(pelo menos um seis) = ??1?2?3?4P(seis) = 1/6 em cada lançamento

Lança-se um dado equilibrado 4 vezes. Qual é a probabilidade P de sair pelo menos um seis?

n = 4
P =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)00,320,2540,3560,1μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 10X + 1. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0,3, 0,25, 0,35, 0,1Y = 10X + 1
σY =
7.Distribuição normalMédia
105 s95,4 sX + Y?

X é normal com média 60 s e desvio padrão 5 s; Y é independente e normal com média 45 s e desvio padrão 4 s. Encontre a probabilidade P de X + Y ser maior que 95,4 s. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 60, σX = 5μY = 45, σY = 4X + Y > 95,4 s
P =
8.Distribuição normalDifícil
0,02 mm0D − d?

Os diâmetros D dos furos são normais com média 25,02 mm e desvio padrão 0,01 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 = 25,02 mm, σ = 0,01 mmeixo: μ = 25 mm, σ = 0,02 mm
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
x̄E₁ = 9,395%, n = 64x̄E₂ = ?90%, n = 128

Um intervalo de confiança de 95% para uma média, baseado em 64 observações e σ conhecido, tem margem de erro de 9,3. Qual é a margem de erro E₂ de um intervalo de 90% baseado em 128 observações?

95%n₁ = 64E₁ = 9,390%n₂ = 128
E₂ =
10.Intervalos de confiançaDifícil
n = 20Lσ = ?s = 9,695%

Os diâmetros de 20 eixos usinados têm desvio-padrão amostral de 9,6 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 = 19, 2,5% da distribuição χ² fica abaixo de 8,907 e 2,5% fica acima de 32,852.

n = 20s = 9,6 µmχ² = 8,907, 32,852
σ = µm
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,13102,131

Uma amostra de 16 estudantes tem nota média 193 e desvio-padrão amostral 20. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 200.

μ₀ = 200x̄ = 193s = 20n = 16
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,64501,645

Uma amostra de 81 medições tem média 115,8. O desvio-padrão da população é 15. Calcule o limite inferior L do intervalo de confiança a 90 % para a média.

x̄ = 115,8σ = 15n = 8190%
L =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy136241340447547xy244045

A tabela dá 5 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy147216821899201062212124132xy15202580100120x = 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. É feita uma nova observação (21, 119). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(21, 119)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes294031100funcionários1983360Total484864160

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 × 3
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil
dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

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). Usando a tabela, encontre o valor crítico χ²crit ao nível de significância α = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Registrar cada vez que um comportamento especificado ocorre

Porque é esta a resposta

A amostragem por eventos conta cada ocorrência dos comportamentos-alvo. A amostragem por tempo registra o que acontece em intervalos definidos, como a cada 30 segundos.

Resposta

C · Registrar cada vez que um comportamento especificado ocorre
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Muitos achados publicados não se reproduzirem em novos estudos

Porque é esta a resposta

Grandes projetos de replicação encontraram muitos efeitos menores ou ausentes, ligados a viés de publicação, amostras pequenas e análises flexíveis. O pré-registro é uma resposta.

Resposta

C · Muitos achados publicados não se reproduzirem em novos estudos
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 18,03

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 = 231/7 = 33

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−15)² + 4² + 18² + 25² + (−20)² + 6² + (−18)² = 1950

Desvio-padrão

s = √(1950/6) = 18,03

Resposta

s = 18,03
4.Estatística descritiva

Resposta: z = 2

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 = (124 − 100)/12 = 2

Resposta

z = 2
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,5177

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.

Complementar

P(nenhum seis) = (5/6)4 = 0,4823
P = 1 − 0,4823 = 0,5177

Resposta

P = 0,5177
6.Probabilidades

Resposta: σY = 19,87

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 = 2,5, Var(X) = 3,95, σX = 1,987

Mudança linear

σY = |10|·1,987 = 19,87

Resposta

σY = 19,87

A média de fato se desloca: E(Y) = 10·2,5 + 1 = 26.

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 = 105 s, σ = √(5² + 4²) = 6,403 s

Padronizar

z = (95,4 − 105)/6,403 = −1,5

Cauda superior

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

Resposta

P = 0,9332
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8133

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 = 25,02 − 25 = 0,02 mm, σ = 0,02236 mm

Padronizar

z = (0 − 0,02)/0,02236 = −0,89

Probabilidades

P = 1 − Φ(−0,89) = 0,8133

Resposta

P = 0,8133
9.Intervalos de confiança

Resposta: E₂ = 5,519

Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.

Razão das margens

E₂/E₁ = (1,645/1,96)·√(64/128) = 0,5935

Nova margem

E₂ = 9,3·0,5935 = 5,519

Resposta

E₂ = 5,519
10.Intervalos de confiança

Resposta: σ = 14,02 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 = 19·9,6² = 1751

Limites para σ²

1751/32,852 = 53,3
1751/8,907 = 196,6

Limite para σ

σ = √196,6 = 14,02 µm

Resposta

σ = 14,02 µm

Intervalo de 95% para σ: [7,301, 14,02] µm.

11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −1,4

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/√16 = 20/4 = 5

Estatística de teste

t = (193 − 200)/5 = −1,4

Resposta

t = −1,4
t0,025; df = 15 = 2,131

|t| < 2.131, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: L = 113,1

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 = 1,645·15/√81 = 2,742

Limite do intervalo

L = 115,8 − 2,742 = 113,1

Resposta

L = 113,1
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9292

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 = 211/5 = 42,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 28
Syy = Σ(y − ȳ)² = 90,8

Coeficiente de correlação

r = 28/√(10·90,8) = 0,9292

Resposta

r = 0,9292
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 4,886

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 = 114/6 = 19
ȳ = 612/6 = 102

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 424

Reta de regressão

b = 424/70 = 6,057
a = 102 − 6,057·19 = −13,09
ŷ = −13,09 + 6,057·x

Valor previsto

ŷ = −13,09 + 6,057·21 = 114,1

Resíduo

e = 119 − 114,1 = 4,886

Resposta

e = 4,886

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 14,38

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: 100·48/160 = 30, 100·48/160 = 30, 100·64/160 = 40
funcionários: 60·48/160 = 18, 60·48/160 = 18, 60·64/160 = 24

Estatística qui-quadrado

χ² = (29 − 30)²/30 + (40 − 30)²/30 + (31 − 40)²/40 + (19 − 18)²/18 + (8 − 18)²/18 + (33 − 24)²/24
χ² = 14,38

Resposta

χ² = 14,38

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 15,51

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

Tabela

χ²crit(df = 8, α = 0,05) = 15,507

Resposta

χ²crit = 15,507

Rejeite H₀ se o χ² calculado for maior que este valor.

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