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

Qual teste compara dois grupos independentes quando os dados são ordinais ou claramente não normais?

  1. ATeste qui-quadrado
  2. BTeste dos postos sinalizados de Wilcoxon
  3. CTeste t para amostras independentes
  4. DTeste U de Mann–Whitney
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 intervalos de confiança só são necessários em pesquisa qualitativa
  2. BUm valor p não mostra quão grande ou preciso é o efeito
  3. COs valores p mostram a probabilidade de a hipótese ser verdadeira
  4. DOs tamanhos de efeito tornam o tamanho da amostra irrelevante para a significância
3.Estatística descritivaMédia
2025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 25, 20, 45, 23, 43, 59.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 100 e desvio-padrão 12. Que proporção P dos valores está abaixo de 115?

μ = 100σ = 12x = 115
P =
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
xp(x)10,2520,330,3540,1μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 10X − 3. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,25, 0,3, 0,35, 0,1Y = 10X − 3
σY =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z e z = 0,9715

Arraste z para que a área sombreada entre −z e z sob a curva normal padrão seja 0,9715. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,9715
z =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 100x = ?80%

As pontuações de QI seguem uma distribuição normal com média 100 pontos e desvio-padrão 15 pontos. Calcule o valor x abaixo do qual estão 80% delas (o percentil 80).

μ = 100σ = 15P = 80%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 7, sd​ = 4,90LU = ?d̄ = 4,7E99%

A pressão arterial de 7 pacientes é medida antes e depois de um tratamento. As diferenças d = antes − depois (mmHg) têm média 4,7 e desvio-padrão 4,9. Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 99% para a diferença média.

n = 7d̄ = 4,7sd = 4,999%t(6) = 3,707
limite superior = mmHg
10.Intervalos de confiançaDifícil
n = 30Lσ = ?s = 11,495%

Os diâmetros de 30 eixos usinados têm desvio-padrão amostral de 11,4 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 = 11,4 µmχ² = 16,047, 45,722
σ = µm
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,32,3p = ?

Afirma-se que a média de uma população é 100; o desvio-padrão da população é conhecido e vale 20. Uma amostra aleatória de 100 observações tem média 104,6. Teste H₀: μ = 100 contra H₁: μ ≠ 100. Encontre o valor p p.

μ₀ = 100σ = 20n = 100x̄ = 104,6H₁: μ ≠ μ₀
p =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,9601,96

Uma amostra de 49 medições tem média 49,1. O desvio-padrão da população é 5. Calcule o limite superior U do intervalo de confiança a 95 % para a média.

x̄ = 49,1σ = 5n = 4995%
U =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy3645687799931195xy510708090

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
xy14511763206823892693xy1520256080x = 15,5

A tabela dá 5 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 (15,5, 53). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(15,5, 53)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
simnãoTotalhomens352560mulheres491160Total8436120

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 = 1202 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil
simnãoTotal18–30 anos43378031–50 anos752510051+ anos641680Total18278260dfα = 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 = 2603 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Teste U de Mann–Whitney

Porque é esta a resposta

O teste U de Mann–Whitney compara os postos entre dois grupos não relacionados. O teste dos postos sinalizados de Wilcoxon é para amostras relacionadas.

Resposta

D · Teste U de Mann–Whitney
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · 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

B · 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 = 215/6 = 35,83

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−10,83)² + (−15,83)² + 9,167² + (−12,83)² + 7,167² + 23,17² = 1205

Desvio-padrão

s = √(1205/5) = 15,52

Resposta

s = 15,52
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,8944

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 = 0,8944

Resposta

P = 0,8944
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: σY = 9,539

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 = 2,3, Var(X) = 0,91, σX = 0,9539

Mudança linear

σY = |10|·0,9539 = 9,539

Resposta

σY = 9,539

A média de fato se desloca: E(Y) = 10·2,3 − 3 = 20.

7.Distribuição normal

Resposta: z = 2,19

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 + 0,9715)/2 = 0,9857

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,9857 dentro da tabela e leia z.

z = 2,19

Resposta

z = 2,19
8.Distribuição normal

Resposta: x = 112,6 pontos

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) = 0,8 → z = 0,8416

De volta a x

x = 100 + 0,8416·15 = 112,62 pontos

Resposta

x = 112,62 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 11,57 mmHg

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.

Valor crítico

df = 6, t = 3,707

Margem de erro

E = 3,707·4,9/√7 = 6,865

Intervalo

4,7 ± 6,865 → [−2,165, 11,57]

Resposta

limite superior = 11,57 mmHg
10.Intervalos de confiança

Resposta: σ = 15,33 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 = 29·11,4² = 3769

Limites para σ²

3769/45,722 = 82,43
3769/16,047 = 234,9

Limite para σ

σ = √234,9 = 15,33 µm

Resposta

σ = 15,33 µm

Intervalo de 95% para σ: [9,079, 15,33] µm.

11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: p = 0,02145

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.

Estatística de teste

SE = σ/√n = 20/√100 = 2
z = (104,6 − 100)/2 = 2,3

Área da cauda

Φ(2,3) = 0,9893
1 − Φ(2,3) = 0,0107

Valor p

p = 2·0,0107 = 0,02145

Resposta

p = 0,02145

p ≤ 0,05, então H₀ é rejeitada ao nível de 5%.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: U = 50,5

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 = 1,96·5/√49 = 1,4

Limite do intervalo

U = 49,1 + 1,4 = 50,5

Resposta

U = 50,5
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9759

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 = 399/5 = 79,8

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 174
Syy = Σ(y − ȳ)² = 794,8

Coeficiente de correlação

r = 174/√(40·794,8) = 0,9759

Resposta

r = 0,9759
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −3,3

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 = 100/5 = 20
ȳ = 364/5 = 72,8

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 330

Reta de regressão

b = 330/90 = 3,667
a = 72,8 − 3,667·20 = −0,5333
ŷ = −0,5333 + 3,667·x

Valor previsto

ŷ = −0,5333 + 3,667·15,5 = 56,3

Resíduo

e = 53 − 56,3 = −3,3

Resposta

e = −3,3

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 7,778

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

homens: 60·84/120 = 42, 60·36/120 = 18
mulheres: 60·84/120 = 42, 60·36/120 = 18

Estatística qui-quadrado

χ² = (35 − 42)²/42 + (25 − 18)²/18 + (49 − 42)²/42 + (11 − 18)²/18
χ² = 7,778

Resposta

χ² = 7,778

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 15,06

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

18–30 anos: 56, 24
31–50 anos: 70, 30
51+ anos: 56, 24

Estatística qui-quadrado

χ² = (43 − 56)²/56 + (37 − 24)²/24 + (75 − 70)²/70 + (25 − 30)²/30 + (64 − 56)²/56 + (16 − 24)²/24
χ² = 15,06

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
15,06 > 9,210

Resposta

χ² = 15,06

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

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