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

Especialistas verificam se os itens de uma prova de matemática cobrem todos os tópicos do programa. Isso avalia a:

  1. AValidade ecológica
  2. BConfiabilidade teste-reteste
  3. CValidade preditiva
  4. DValidade de conteúdo
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Uma metanálise combina 40 estudos sobre uma terapia. Por que seu tamanho de efeito global ainda pode ser grande demais?

  1. AMetanálises não podem incluir ensaios randomizados
  2. BMetanálises sempre dão efeitos menores que os estudos isolados que incluem
  3. CPor causa do viés de publicação, estudos nulos não publicados podem estar faltando
  4. DCombinar estudos sempre elimina todo viés
3.Estatística descritivaMédia
15202530354045505560

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 24, 24, 26, 16, 60, 11, 52.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 50 e desvio-padrão 20. Que proporção P dos valores está abaixo de 80?

μ = 50σ = 20x = 80
P =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 7azuis: 9

Um saco tem 7 bolas vermelhas e 9 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

7 / 9
P =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)10,320,130,140,350,2μ

X tem a distribuição mostrada e Y = −2X − 3. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,3, 0,1, 0,1, 0,3, 0,2Y = −2X − 3
σY =
7.Distribuição normalMédia
49,577P = ?

As notas de prova seguem uma distribuição normal com média 65 pontos e desvio-padrão 10 pontos. Que fração está entre 49,5 e 77 pontos? Dê P em forma decimal.

μ = 65σ = 10x1 = 49,5x2 = 77
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 178x = ?25%

As alturas de homens adultos seguem uma distribuição normal com média 178 cm e desvio-padrão 7 cm. Calcule o valor x abaixo do qual estão 25% delas (o percentil 25).

μ = 178σ = 7P = 25%
x = cm
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 9, sd​ = 1,30LUd̄ = −1,5E = ?95%

A pressão arterial de 9 pacientes é medida antes e depois de um tratamento. As diferenças d = antes − depois (mmHg) têm média −1,5 e desvio-padrão 1,3. Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 95% para a diferença média.

n = 9d̄ = −1,5sd = 1,395%t(8) = 2,306
E = mmHg
10.Intervalos de confiançaDifícil
n = 20Lσ = ?s = 0,595%

Os diâmetros de 20 eixos usinados têm desvio-padrão amostral de 0,5 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 = 19, 2,5% da distribuição χ² fica abaixo de 8,907 e 2,5% fica acima de 32,852.

n = 20s = 0,5 µmχ² = 8,907, 32,852
σ = µm
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,0452,045t = ?df = 29

Dois métodos de ensino são comparados. Grupo 1: 5 alunos, nota média 98, desvio-padrão 6,5. Grupo 2: 26 alunos, nota média 102,3, desvio-padrão 3,5. 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 = 98s₁ = 6,5n₂ = 26x̄₂ = 102,3s₂ = 3,5
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 4α = 0,01βσ = 28, poder 80%, n = ?

Um teste z unilateral com α = 0,01 deve detectar um deslocamento da média de 4 unidades com poder de 80%. O desvio-padrão é 28. Encontre o tamanho mínimo da amostra n.

α = 0,01poder = 80%δ = 4σ = 28zα = 2,326zβ = 0,842
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy1243335407509611167xy5104060

A tabela dá 6 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 6
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy133240350452555656xy2464050ŷ = 43

A tabela dá 6 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 = 43?

n = 6ŷ = 43
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno1226846turno noturno32202880Total444636126

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

total da linha = 80total da coluna = 46N = 126
E =
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

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 3 linhas e 5 colunas (sem contar os totais). Usando a tabela, encontre o valor crítico χ²crit ao nível de significância α = 0,01.

α = 0,01
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Validade de conteúdo

Porque é esta a resposta

A validade de conteúdo é o grau em que uma medida cobre todos os aspectos relevantes do construto, geralmente julgado por especialistas.

Resposta

D · Validade de conteúdo
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Por causa do viés de publicação, estudos nulos não publicados podem estar faltando

Porque é esta a resposta

Se resultados nulos são publicados com menos frequência, o efeito combinado fica inflado. Gráficos de funil e a busca por dados não publicados ajudam a detectar e reduzir isso.

Resposta

C · Por causa do viés de publicação, estudos nulos não publicados podem estar faltando
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 18,38

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 = 213/7 = 30,43

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−6,429)² + (−6,429)² + (−4,429)² + (−14,43)² + 29,57² + (−19,43)² + 21,57² = 2028

Desvio-padrão

s = √(2028/6) = 18,38

Resposta

s = 18,38
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,9332

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 = 1,5

Tabela da normal padrão

Φ(1,5) = 0,9332
P = 0,9332

Resposta

P = 0,9332
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,175

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 = 7/16 · 6/15 = 42/240 = 0,175

Resposta

P = 0,175
6.Probabilidades

Resposta: σY = 3,098

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 = |−2|·1,549 = 3,098

Resposta

σY = 3,098

A média de fato se desloca: E(Y) = −2·3 − 3 = −9.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8244

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 = (49,5 − 65)/10 = −1,55
z₂ = (77 − 65)/10 = 1,2

Área entre os valores

P = Φ(1,2) − Φ(−1,55) = 0,8849 − 0,06057 = 0,8244

Resposta

P = 0,8244
8.Distribuição normal

Resposta: x = 173,3 cm

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) = 0,25 → z = −0,6745

De volta a x

x = 178 + −0,6745·7 = 173,28 cm

Resposta

x = 173,28 cm
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 0,9993 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 = 8, t = 2,306

Margem de erro

E = 2,306·1,3/√9 = 0,9993

Resposta

E = 0,9993 mmHg
10.Intervalos de confiança

Resposta: σ = 0,7303 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 = 19·0,5² = 4,75

Limites para σ²

4,75/32,852 = 0,1446
4,75/8,907 = 0,5333

Limite para σ

σ = √0,5333 = 0,7303 µm

Resposta

σ = 0,7303 µm

Intervalo de 95% para σ: [0,3802, 0,7303] µm.

11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −2,175

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 = (4·6,5² + 25·3,5²)/29 = 16,39
sp = 4,048

Erro-padrão

SE = 4,048·√(1/5 + 1/26) = 1,977

Estatística de teste

t = (98 − 102,3)/1,977 = −2,175

Resposta

t = −2,175

Com gl = 29, o valor crítico bilateral a 5% é 2,045; |t| é maior, então H₀ é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 492

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 + 0,842)·28/4)² = 491,8

Arredondar para cima

n = 492

Resposta

n = 492
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9975

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 = 36/6 = 6
ȳ = 275/6 = 45,83

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 309
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1371

Coeficiente de correlação

r = 309/√(70·1371) = 0,9975

Resposta

r = 0,9975
14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 2,492

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 = 286/6 = 47,67

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 81

Reta de regressão

b = 81/17,5 = 4,629
a = 47,67 − 4,629·3,5 = 31,47
ŷ = 31,47 + 4,629·x

Resolver para x

x = (43 − 31,47)/4,629 = 2,492

Resposta

x = 2,492
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 29,21

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 = 80·46/126 = 29,21

Resposta

E = 29,21
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 20,09

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)·(5 − 1) = 8

Tabela

χ²crit(df = 8, α = 0,01) = 20,090

Resposta

χ²crit = 20,090

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

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