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

Um pesquisador compara a agressividade de crianças antes e depois da chegada da televisão a uma cidade remota. O pesquisador não controlou a chegada da televisão. Isso é um:

  1. AExperimento de laboratório
  2. BLevantamento correlacional sobre o hábito de ver televisão
  3. CExperimento natural
  4. DExperimento de campo
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador descobre que as vendas de sorvete e as mortes por afogamento têm correlação positiva. Qual explicação é mais plausível?

  1. AO sorvete causa afogamento
  2. BO tempo quente aumenta tanto as vendas de sorvete quanto a natação
  3. COs afogamentos aumentam as vendas de sorvete
  4. DA correlação tem de ser um erro de cálculo
3.Estatística descritivaMédia
202530354045

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 33, 47, 18, 29, 49.

n = 5
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 70 e desvio-padrão 5. Que proporção P dos valores está acima de 77,5?

μ = 70σ = 5x = 77,5
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,2520,2540,360,2μ = 2,9

Para a distribuição mostrada, encontre a variância Var(X) de X.

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0,25, 0,25, 0,3, 0,2
Var(X) =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−10,6530,390,05

Um jogo custa €1 para jogar. Você ganha €4 com probabilidade 0,3 e €10 com probabilidade 0,05; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €1€4: p = 0,3€10: p = 0,05
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z e z = 0,7199

Arraste z para que a área sombreada entre −z e z sob a curva normal padrão seja 0,7199. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,7199
z =
8.Distribuição normalDifícil
4 s0X − Y?

O tempo de volta X do corredor A e o tempo de volta Y do corredor B são independentes e normais: X tem média 52 s e desvio padrão 4 s, Y tem média 48 s e desvio padrão 3 s. Encontre a probabilidade P de X ser maior que Y. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 52 s, σX = 4 sμY = 48 s, σY = 3 s
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 15, sd​ = 6,50LU = ?d̄ = 6,9E95%

A pressão arterial de 15 pacientes é medida antes e depois de um tratamento. As diferenças d = antes − depois (mmHg) têm média 6,9 e desvio-padrão 6,5. Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 95% para a diferença média.

n = 15d̄ = 6,9sd = 6,595%t(14) = 2,145
limite superior = mmHg
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 38, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 390%

O desvio-padrão da população é 38. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 90% para a média tenha margem de erro de no máximo 3?

σ = 38E = 390%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,0302,03

Uma amostra de 36 estudantes tem nota média 196,5 e desvio-padrão amostral 15. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 200.

μ₀ = 200x̄ = 196,5s = 15n = 36
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,9601,96

Uma amostra de 64 medições tem média 96,3. O desvio-padrão da população é 10. Calcule o limite inferior L do intervalo de confiança a 95 % para a média.

x̄ = 96,3σ = 10n = 6495%
L =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy3545647709761183xy510607080

A tabela dá 5 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 = 5
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy123221316415512xy241520x = 3,5

A tabela dá 5 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (3,5, 21). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(3,5, 21)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano293952120rural7153860Total365490180

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 × 3
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil
simnãoTotallinha 1271340linha 2291140linha 37921100Total13545180dfα = 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 = 1803 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Experimento natural

Porque é esta a resposta

Em um experimento natural, a VI varia por causa de eventos fora do controle do pesquisador. A validade ecológica é alta, mas a distribuição aleatória não é possível.

Resposta

C · Experimento natural
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · O tempo quente aumenta tanto as vendas de sorvete quanto a natação

Porque é esta a resposta

Uma terceira variável, a temperatura, causa as duas. Isso ilustra por que a correlação sozinha não pode mostrar causalidade.

Resposta

B · O tempo quente aumenta tanto as vendas de sorvete quanto a natação
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 12,93

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 = 176/5 = 35,2

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−2,2)² + 11,8² + (−17,2)² + (−6,2)² + 13,8² = 668,8

Desvio-padrão

s = √(668,8/4) = 12,93

Resposta

s = 12,93
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,06681

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 = 1 − 0,9332 = 0,06681

Resposta

P = 0,06681
5.Probabilidades

Resposta: Var(X) = 4,59

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.

Média

μ = 0·0,25 + 2·0,25 + 4·0,3 + 6·0,2 = 2,9

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,25 + 4·0,25 + 16·0,3 + 36·0,2 = 13

Variância

Var(X) = 13 − 2,9² = 4,59

Resposta

Var(X) = 4,59
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = 0,7 €

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.

Resultados líquidos

G: 3 (p = 0,3), 9 (p = 0,05), −1 (p = 0,65)

Valor esperado

E(G) = 3·0,3 + 9·0,05 − 1·0,65 = 0,7 €

Resposta

E(G) = 0,7 €

Um valor positivo significa que você ganha dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,08

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 + 0,7199)/2 = 0,8599

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,8599 dentro da tabela e leia z.

z = 1,08

Resposta

z = 1,08
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,7881

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 = 52 − 48 = 4 s, σ = 5 s

Padronizar

z = (0 − 4)/5 = −0,8

Probabilidades

P = 1 − Φ(−0,8) = 0,7881

Resposta

P = 0,7881
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 10,5 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 = 14, t = 2,145

Margem de erro

E = 2,145·6,5/√15 = 3,6

Intervalo

6,9 ± 3,6 → [3,3, 10,5]

Resposta

limite superior = 10,5 mmHg
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 435

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 = (1,645·38/3)² = 434,2

Arredondar para cima

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

n = 435

Resposta

n = 435
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 = 15/√36 = 15/6 = 2,5

Estatística de teste

t = (196,5 − 200)/2,5 = −1,4

Resposta

t = −1,4
t0,025; df = 35 = 2,03

|t| < 2.03, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: L = 93,85

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 = 1,96·10/√64 = 2,45

Limite do intervalo

L = 96,3 − 2,45 = 93,85

Resposta

L = 93,85
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9895

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 = 347/5 = 69,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 140
Syy = Σ(y − ȳ)² = 495,2

Coeficiente de determinação

r² = 140²/(40·495,2) = 0,9895

Resposta

r² = 0,9895

Cerca de 98,95% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 5

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 = 87/5 = 17,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −28

Reta de regressão

b = −28/10 = −2,8
a = 17,4 − (−2,8)·3 = 25,8
ŷ = 25,8 − 2,8·x

Valor previsto

ŷ = 25,8 + (−2,8)·3,5 = 16

Resíduo

e = 21 − 16 = 5

Resposta

e = 5

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 7,075

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

urbano: 120·36/180 = 24, 120·54/180 = 36, 120·90/180 = 60
rural: 60·36/180 = 12, 60·54/180 = 18, 60·90/180 = 30

Estatística qui-quadrado

χ² = (29 − 24)²/24 + (39 − 36)²/36 + (52 − 60)²/60 + (7 − 12)²/12 + (15 − 18)²/18 + (38 − 30)²/30
χ² = 7,075

Resposta

χ² = 7,075

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 2,187

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: 30, 10
linha 2: 30, 10
linha 3: 75, 25

Estatística qui-quadrado

χ² = (27 − 30)²/30 + (13 − 10)²/10 + (29 − 30)²/30 + (11 − 10)²/10 + (79 − 75)²/75 + (21 − 25)²/25
χ² = 2,187

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
2,187 < 9,210

Resposta

χ² = 2,187

χ² está abaixo do valor crítico, então H₀ não é rejeitada: não há evidência significativa de relação.

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