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

Um pesquisador usa questionário, entrevistas e observação para estudar o estresse no trabalho, e os resultados concordam. Como se chama essa abordagem?

  1. AEstratificação
  2. BReplicação
  3. CTriangulação
  4. DContrabalanceamento
3.Estatística descritivaMédia
152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 59, 48, 34, 25, 12.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 50 e desvio-padrão 15. Que proporção P dos valores está abaixo de 68,75?

μ = 50σ = 15x = 68,75
P =
5.ProbabilidadesMédia
P(pelo menos um seis) = ??1?2?3?4?5?6?7?8P(seis) = 1/6 em cada lançamento

Lança-se um dado equilibrado 8 vezes. Qual é a probabilidade P de sair pelo menos um seis?

n = 8
P =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−20,6820,3980,02

Um jogo custa €2 para jogar. Você ganha €4 com probabilidade 0,3 e €100 com probabilidade 0,02; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €2€4: p = 0,3€100: p = 0,02
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada à direita de z = 0,9887

Arraste z para que a área sombreada sob a curva normal padrão, à direita de z, seja 0,9887. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,9887
z =
8.Distribuição normalDifícil
10 g0X − Y?

A massa X de um produto da linha 1 e Y da linha 2 são independentes e normais: X tem média 500 g e desvio padrão 8 g, Y tem média 490 g e desvio padrão 6 g. Encontre a probabilidade P de X ser maior que Y. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 500 g, σX = 8 gμY = 490 g, σY = 6 g
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 16, s = 9LUx̄ = 11,5E = ?99%

Uma amostra de 16 itens tem média 11,5 e desvio-padrão s = 9. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 99% para a média.

n = 16x̄ = 11,5s = 999%t(15) = 2,947
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 17, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 595%

O desvio-padrão da população é 17. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 95% para a média tenha margem de erro de no máximo 5?

σ = 17E = 595%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −1,9901,99

Uma amostra de 81 estudantes tem nota média 105,3 e desvio-padrão amostral 20. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 100.

μ₀ = 100x̄ = 105,3s = 20n = 81
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
σ = 10, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2,590%

Que tamanho deve ter uma amostra para que o intervalo de confiança a 90 % para uma média tenha uma margem de erro de no máximo 2,5? O desvio-padrão é 10. Calcule o menor tamanho de amostra n.

σ = 10E = 2,590%
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy124222320420516615xy246152025

A tabela dá 6 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 6Σx = 21Σy = 117Σx² = 91Σy² = 2341Σxy = 378
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy189220106221192413426144xy2025100120140ŷ = 112

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. Para que valor x a reta prevê ŷ = 112?

n = 5ŷ = 112
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
tossesem tosseTotalfumantes324880não fumantes245680Total56104160

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 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil
aprovadoreprovadoTotallinha 16436100linha 237340linha 3641680Total16555220dfα = 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 = 2203 × 2α = 0,01
χ² =

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: C · Triangulação

Porque é esta a resposta

A triangulação usa vários métodos, fontes ou pesquisadores. A concordância entre eles aumenta a confiança na validade dos resultados.

Resposta

C · Triangulação
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 18,53

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 = 178/5 = 35,6

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 23,4² + 12,4² + (−1,6)² + (−10,6)² + (−23,6)² = 1373

Desvio-padrão

s = √(1373/4) = 18,53

Resposta

s = 18,53
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 = 0,7674

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)8 = 0,2326
P = 1 − 0,2326 = 0,7674

Resposta

P = 0,7674
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = 1,2 €

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: 2 (p = 0,3), 98 (p = 0,02), −2 (p = 0,68)

Valor esperado

E(G) = 2·0,3 + 98·0,02 − 2·0,68 = 1,2 €

Resposta

E(G) = 1,2 €

Um valor positivo significa que você ganha dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: z = −2,28

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 − 0,9887 = 0,0113

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,0113 dentro da tabela e leia z.

z = −2,28

Resposta

z = −2,28
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8413

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 = 500 − 490 = 10 g, σ = 10 g

Padronizar

z = (0 − 10)/10 = −1

Probabilidades

P = 1 − Φ(−1) = 0,8413

Resposta

P = 0,8413
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 6,631

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.

Valor crítico

df = n − 1 = 15, t = 2,947

Margem de erro

E = 2,947·9/√16 = 6,631

Resposta

E = 6,631
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 45

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 = (1,96·17/5)² = 44,41

Arredondar para cima

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

n = 45

Resposta

n = 45
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 2,385

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/√81 = 20/9 = 2,222

Estatística de teste

t = (105,3 − 100)/2,222 = 2,385

Resposta

t = 2,385
t0,025; df = 80 = 1,99

|t| > 1,99, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 44

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).

Resolver em ordem a n

n = (1,645·10/2,5)² = 43,3

Arredondar para cima

n = 44

Resposta

n = 44
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = −0,9762

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 = 378 − 21·117/6 = −31,5
Sxx = 91 − 21²/6 = 17,5
Syy = 2341 − 117²/6 = 59,5

Coeficiente de correlação

r = −31,5/√(17,5·59,5) = −0,9762

Resposta

r = −0,9762
14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 20,94

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 = 110/5 = 22
ȳ = 595/5 = 119

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 264

Reta de regressão

b = 264/40 = 6,6
a = 119 − 6,6·22 = −26,2
ŷ = −26,2 + 6,6·x

Resolver para x

x = (112 − (−26,2))/6,6 = 20,94

Resposta

x = 20,94
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 1,758

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

fumantes: 80·56/160 = 28, 80·104/160 = 52
não fumantes: 80·56/160 = 28, 80·104/160 = 52

Estatística qui-quadrado

χ² = (32 − 28)²/28 + (48 − 52)²/52 + (24 − 28)²/28 + (56 − 52)²/52
χ² = 1,758

Resposta

χ² = 1,758

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 14,05

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: 75, 25
linha 2: 30, 10
linha 3: 60, 20

Estatística qui-quadrado

χ² = (64 − 75)²/75 + (36 − 25)²/25 + (37 − 30)²/30 + (3 − 10)²/10 + (64 − 60)²/60 + (16 − 20)²/20
χ² = 14,05

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
14,05 > 9,210

Resposta

χ² = 14,05

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

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