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

O viés de publicação se refere a:

  1. ARevistas científicas publicarem só pesquisa qualitativa
  2. BPesquisadores publicarem o mesmo estudo duas vezes
  3. CRevisores favorecerem trabalhos de autores de universidades famosas em detrimento das menos conhecidas
  4. DEstudos com resultados significativos terem mais chance de ser publicados que resultados nulos
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador quer mostrar que uma nova escala de ansiedade mede algo diferente da depressão. Correlações baixas com uma escala de depressão apoiariam a:

  1. AValidade discriminante
  2. BValidade preditiva
  3. CValidade de face
  4. DValidade convergente
3.Estatística descritivaMédia
3540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 42, 36, 42, 33, 55, 49.

n = 6
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
xp(x)00,1510,220,230,140,35μ = 2,3

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

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,15, 0,2, 0,2, 0,1, 0,35
Var(X) =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−50,89200,1950,01

Um jogo custa €5 para jogar. Você ganha €25 com probabilidade 0,1 e €100 com probabilidade 0,01; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €5€25: p = 0,1€100: p = 0,01
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
32 min37 minX + Y?

X é normal com média 12 min e desvio padrão 1,5 min; Y é independente e normal com média 20 min e desvio padrão 2 min. Encontre a probabilidade P de X + Y ser maior que 37 min. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 12, σX = 1,5μY = 20, σY = 2X + Y > 37 min
P =
8.Distribuição normalDifícil
0,03 mm0D − d?

Os diâmetros D dos furos são normais com média 25,03 mm e desvio padrão 0,015 mm. Os diâmetros d dos eixos são independentes e normais com média 25 mm e desvio padrão 0,015 mm. Um eixo escolhido ao acaso encaixa quando D − d > 0. Encontre a probabilidade P de ele encaixar. Arredonde z para duas casas decimais.

furo: μ = 25,03 mm, σ = 0,015 mmeixo: μ = 25 mm, σ = 0,015 mm
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0LUx̄₁ − x̄₂E = ?95%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 50 celulares, média 149,5 h, desvio-padrão conhecido 6 h. Modelo 2: 50 celulares, média 145,5 h, desvio-padrão conhecido 4 h. Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 95% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 50x̄₁ = 149,5 hσ₁ = 6 hn₂ = 50x̄₂ = 145,5 hσ₂ = 4 h95%
E = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 16, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 490%

O desvio-padrão da população é 16. 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 4?

σ = 16E = 490%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,342,34p = ?

Afirma-se que a média de uma população é 100; o desvio-padrão da população é conhecido e vale 18. Uma amostra aleatória de 36 observações tem média 92,98. Teste H₀: μ = 100 contra H₁: μ ≠ 100. Encontre o valor p p.

μ₀ = 100σ = 18n = 36x̄ = 92,98H₁: μ ≠ μ₀
p =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 3α = 0,05βσ = 25, poder 90%, n = ?

Um teste z unilateral com α = 0,05 deve detectar um deslocamento da média de 3 unidades com poder de 90%. O desvio-padrão é 25. Encontre o tamanho mínimo da amostra n.

α = 0,05poder = 90%δ = 3σ = 25zα = 1,645zβ = 1,282
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy139348565775985xy5406080

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 = 25Σy = 312Σx² = 165Σy² = 20900Σxy = 1798
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy123224319421516614xy246152025x = 2,5

A tabela dá 6 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Preveja ŷ para x = 2,5.

n = 6x = 2,5
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano22203274rural364035111Total586067185

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

total da linha = 74total da coluna = 60N = 185
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

Um teste qui-quadrado de aderência verifica se as frequências em 9 categorias seguem uma distribuição de Poisson cuja média é estimada a partir dos mesmos dados. 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 · Estudos com resultados significativos terem mais chance de ser publicados que resultados nulos

Porque é esta a resposta

Quando estudos não significativos ficam na gaveta, a literatura publicada superestima os tamanhos de efeito, o que distorce as metanálises.

Resposta

D · Estudos com resultados significativos terem mais chance de ser publicados que resultados nulos
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Validade discriminante

Porque é esta a resposta

A validade discriminante (divergente) se demonstra quando uma medida tem correlação fraca com medidas de construtos diferentes. A validade convergente é a correlação alta com medidas do mesmo construto.

Resposta

A · Validade discriminante
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 8,134

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 = 257/6 = 42,83

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−0,8333)² + (−6,833)² + (−0,8333)² + (−9,833)² + 12,17² + 6,167² = 330,8

Desvio-padrão

s = √(330,8/5) = 8,134

Resposta

s = 8,134
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: Var(X) = 2,21

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 = 0·0,15 + 1·0,2 + 2·0,2 + 3·0,1 + 4·0,35 = 2,3

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,15 + 1·0,2 + 4·0,2 + 9·0,1 + 16·0,35 = 7,5

Variância

Var(X) = 7,5 − 2,3² = 2,21

Resposta

Var(X) = 2,21
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = −1,5 €

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: 20 (p = 0,1), 95 (p = 0,01), −5 (p = 0,89)

Valor esperado

E(G) = 20·0,1 + 95·0,01 − 5·0,89 = −1,5 €

Resposta

E(G) = −1,5 €

Um valor negativo significa que você perde dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,02275

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 soma

μ = 32 min, σ = √(1,5² + 2²) = 2,5 min

Padronizar

z = (37 − 32)/2,5 = 2

Cauda superior

P = 1 − Φ(2) = 1 − 0,9772 = 0,02275

Resposta

P = 0,02275
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,9207

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 = 25,03 − 25 = 0,03 mm, σ = 0,02121 mm

Padronizar

z = (0 − 0,03)/0,02121 = −1,41

Probabilidades

P = 1 − Φ(−1,41) = 0,9207

Resposta

P = 0,9207
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 1,999 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 = 149,5 − 145,5 = 4

Erro-padrão

SE = √(6²/50 + 4²/50) = 1,02

Margem de erro

E = 1,96·1,02 = 1,999

Resposta

E = 1,999 h

O intervalo não contém 0, então as médias diferem significativamente.

10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 44

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 = (1,645·16/4)² = 43,3

Arredondar para cima

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

n = 44

Resposta

n = 44
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: p = 0,01928

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 = 18/√36 = 3
z = (92,98 − 100)/3 = −2,34

Área da cauda

Φ(2,34) = 0,9904
1 − Φ(2,34) = 0,0096

Valor p

p = 2·0,0096 = 0,01928

Resposta

p = 0,01928

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

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 595

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 = ((1,645 + 1,282)·25/3)² = 595

Arredondar para cima

n = 595

Resposta

n = 595
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9947

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 = 1798 − 25·312/5 = 238
Sxx = 165 − 25²/5 = 40
Syy = 20900 − 312²/5 = 1431

Coeficiente de correlação

r = 238/√(40·1431) = 0,9947

Resposta

r = 0,9947
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 21,41

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 = 117/6 = 19,5

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −33,5

Reta de regressão

b = −33,5/17,5 = −1,914
a = 19,5 − (−1,914)·3,5 = 26,2
ŷ = 26,2 − 1,914·x

Previsão

ŷ = 26,2 + (−1,914)·2,5 = 21,41

Resposta

ŷ = 21,41
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 24

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 = 74·60/185 = 24

Resposta

E = 24
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 18,48

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 = 9 − 1 − 1 = 7

Tabela

χ²crit(df = 7, α = 0,01) = 18,475

Resposta

χ²crit = 18,475

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

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