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

Em uma distribuição normal, aproximadamente que porcentagem dos escores fica a menos de um desvio padrão da média?

  1. A68%
  2. B99,7%
  3. C50%
  4. D95%
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Por que muitos pesquisadores defendem que os valores p sejam relatados junto com tamanhos de efeito e intervalos de confiança?

  1. AOs tamanhos de efeito tornam o tamanho da amostra irrelevante para a significância
  2. BOs valores p mostram a probabilidade de a hipótese ser verdadeira
  3. COs intervalos de confiança só são necessários em pesquisa qualitativa
  4. DUm valor p não mostra quão grande ou preciso é o efeito
3.Estatística descritivaMédia
25303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 56, 48, 22, 31, 54, 23.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 60. Calcule a pontuação z z de uma nota de 380.

μ = 500σ = 60x = 380
z =
5.ProbabilidadesMédia
n = 14k = 3N = ?

De quantas maneiras N se pode escolher uma comissão de 3 pessoas num grupo de 14? A ordem não interessa.

n = 14k = 3
N =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)10,320,130,140,350,2μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 5X + 1. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,3, 0,1, 0,1, 0,3, 0,2Y = 5X + 1
σY =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z e z = 0,7017

Arraste z para que a área sombreada entre −z e z sob a curva normal padrão seja 0,7017. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,7017
z =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 32x = ?20%

As durações de entregas seguem uma distribuição normal com média 32 min e desvio-padrão 6 min. Calcule o valor x abaixo do qual estão 20% delas (o percentil 20).

μ = 32σ = 6P = 20%
x = min
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0LUx̄₁ − x̄₂E = ?99%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 80 celulares, média 50,5 h, desvio-padrão conhecido 5 h. Modelo 2: 80 celulares, média 49,5 h, desvio-padrão conhecido 4 h. Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 99% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 80x̄₁ = 50,5 hσ₁ = 5 hn₂ = 80x̄₂ = 49,5 hσ₂ = 4 h99%
E = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
n = 10Lσ = ?s = 5,595%

Os diâmetros de 10 eixos usinados têm desvio-padrão amostral de 5,5 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 = 9, 2,5% da distribuição χ² fica abaixo de 2,7 e 2,5% fica acima de 19,023.

n = 10s = 5,5 µmχ² = 2,7, 19,023
σ = µm
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,0932,093t = ?df = 19

20 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 6,4 e o desvio-padrão das diferenças é 11. Encontre a estatística do teste pareado t para H₀: μd = 0.

n = 20d̄ = 6,4sd = 11
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 2,5α = 0,01βσ = 8, poder 90%, n = ?

Um teste z unilateral com α = 0,01 deve detectar um deslocamento da média de 2,5 unidades com poder de 90%. O desvio-padrão é 8. Encontre o tamanho mínimo da amostra n.

α = 0,01poder = 90%δ = 2,5σ = 8zα = 2,326zβ = 1,282
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy2394456568671079xy510406080

A tabela dá 5 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 5Σx = 30Σy = 286Σx² = 220Σy² = 17412Σxy = 1920
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy234337444549647xy24635404550ŷ = 48

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. Para que valor x a reta prevê ŷ = 48?

n = 5ŷ = 48
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano8233869rural38174297Total464080166

A tabela de contingência mostra frequências observadas. Para um teste qui-quadrado de independência, encontre a frequência esperada E para a célula “rural, médio”.

total da linha = 97total da coluna = 40N = 166
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 2 linhas e 5 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

2 × 5
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · 68%

Porque é esta a resposta

Cerca de 68% dos escores ficam a ±1 DP, cerca de 95% a ±2 DP e cerca de 99,7% a ±3 DP.

Resposta

A · 68%
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Um valor p não mostra quão grande ou preciso é o efeito

Porque é esta a resposta

Um valor p depende muito do tamanho da amostra e só indica quão surpreendentes os dados são sob a hipótese nula. Os tamanhos de efeito mostram a magnitude e os intervalos mostram a precisão.

Resposta

D · Um valor p não mostra quão grande ou preciso é o efeito
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 15,52

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 = 234/6 = 39

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 17² + 9² + (−17)² + (−8)² + 15² + (−16)² = 1204

Desvio-padrão

s = √(1204/5) = 15,52

Resposta

s = 15,52
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 = (380 − 500)/60 = −2

Resposta

z = −2
5.Probabilidades

Resposta: N = 364

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(14, 3) = (14·13·12)/(3·2·1) = 364

Resposta

N = 364
6.Probabilidades

Resposta: σY = 7,746

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 = 3, Var(X) = 2,4, σX = 1,549

Mudança linear

σY = |5|·1,549 = 7,746

Resposta

σY = 7,746

A média de fato se desloca: E(Y) = 5·3 + 1 = 16.

7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,04

De uma área de volta a z: Φ(z) é a área à esquerda de z. Para uma área de cauda esquerda A, encontre na tabela o z com Φ(z) = A. Uma área de cauda direita A significa Φ(z) = 1 − A. Uma área central A entre −z e z deixa (1 − A)/2 em cada cauda, então Φ(z) = (1 + A)/2. Para um valor x, use x = μ + zσ.

Área à esquerda de z

Φ(z) = (1 + 0,7017)/2 = 0,8508

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,8508 dentro da tabela e leia z.

z = 1,04

Resposta

z = 1,04
8.Distribuição normal

Resposta: x = 26,95 min

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) = 0,2 → z = −0,8416

De volta a x

x = 32 + −0,8416·6 = 26,95 min

Resposta

x = 26,95 min
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 1,844 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 = 50,5 − 49,5 = 1

Erro-padrão

SE = √(5²/80 + 4²/80) = 0,7159

Margem de erro

E = 2,576·0,7159 = 1,844

Resposta

E = 1,844 h

O intervalo contém 0, então os dados não mostram uma diferença significativa.

10.Intervalos de confiança

Resposta: σ = 10,04 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 = 9·5,5² = 272,3

Limites para σ²

272,3/19,023 = 14,31
272,3/2,7 = 100,8

Limite para σ

σ = √100,8 = 10,04 µm

Resposta

σ = 10,04 µm

Intervalo de 95% para σ: [3,783, 10,04] µm.

11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 2,602

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 = 11/√20 = 2,46

Estatística de teste

t = 6,4/2,46 = 2,602

Resposta

t = 2,602

Com gl = 19, o valor crítico bilateral a 5% é 2,093; |t| é maior, então H₀ é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 134

Tamanho de amostra para um teste: para detectar um deslocamento real δ com poder 1 − β em um teste z unilateral ao nível α, o erro-padrão deve satisfazer δ = (z_α + z_β)·σ/√n, então n = ((z_α + z_β)·σ/δ)², arredondado para cima.

Resolver em ordem a n

n = ((2,326 + 1,282)·8/2,5)² = 133,3

Arredondar para cima

n = 134

Resposta

n = 134
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9941

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 = 1920 − 30·286/5 = 204
Sxx = 220 − 30²/5 = 40
Syy = 17412 − 286²/5 = 1053

Coeficiente de correlação

r = 204/√(40·1053) = 0,9941

Resposta

r = 0,9941
14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 5,526

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 = 20/5 = 4
ȳ = 211/5 = 42,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 38

Reta de regressão

b = 38/10 = 3,8
a = 42,2 − 3,8·4 = 27
ŷ = 27 + 3,8·x

Resolver para x

x = (48 − 27)/3,8 = 5,526

Resposta

x = 5,526
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 23,37

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.

Frequência esperada

E = 97·40/166 = 23,37

Resposta

E = 23,37
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 = (2 − 1)·(5 − 1) = 4

Resposta

df = 4

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