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 envia um questionário a todos os estudantes e depois pede aos respondentes que recrutem amigos que também usam um raro aplicativo de sono. Que método de amostragem é usado na segunda etapa?

  1. AAmostragem estratificada
  2. BAmostragem sistemática
  3. CAmostragem bola de neve
  4. DAmostragem aleatória
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Nos estudos de obediência de Milgram, os participantes acreditavam estar aplicando choques elétricos reais. Que questão ética é levantada mais diretamente, e como ela foi parcialmente tratada?

  1. AFalta de grupo de controle, tratada com a alocação aleatória dos participantes às condições
  2. BUso de crianças, tratado com o consentimento dos pais
  3. CEngano e possível sofrimento, tratados com um debriefing completo
  4. DFalta de confidencialidade, tratada com a publicação dos nomes
3.Estatística descritivaMédia
1520253035404550

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 53, 34, 44, 38, 45, 11.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 50 e desvio-padrão 15. Calcule a pontuação z z de uma nota de 65.

μ = 50σ = 15x = 65
z =
5.ProbabilidadesMédia
n = 8k = 4N = ?

De quantas maneiras N se pode escolher uma comissão de 4 pessoas num grupo de 8? A ordem não interessa.

n = 8k = 4
N =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−50,75150,2950,05

Um jogo custa €5 para jogar. Você ganha €20 com probabilidade 0,2 e €100 com probabilidade 0,05; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €5€20: p = 0,2€100: p = 0,05
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
750 g762,3 gX + Y?

X é normal com média 250 g e desvio padrão 4 g; Y é independente e normal com média 500 g e desvio padrão 9 g. Encontre a probabilidade P de X + Y ser maior que 762,3 g. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 250, σX = 4μY = 500, σY = 9X + Y > 762,3 g
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 250x = ?75%

As massas de sacos seguem uma distribuição normal com média 250 g e desvio-padrão 5 g. Calcule o valor x abaixo do qual estão 75% delas (o percentil 75).

μ = 250σ = 5P = 75%
x = g
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E99%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 30 celulares, média 138 h, desvio-padrão conhecido 7 h. Modelo 2: 80 celulares, média 146,5 h, desvio-padrão conhecido 13 h. Encontre o limite inferior do intervalo de confiança de 99% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 30x̄₁ = 138 hσ₁ = 7 hn₂ = 80x̄₂ = 146,5 hσ₂ = 13 h99%
limite inferior = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(14) = 1,7610LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 5 parcelas, produção média 55 kg, desvio-padrão 5 kg. Grupo de parcelas 2: 11 parcelas, média 54,5 kg, desvio-padrão 2 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 90% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 5x̄₁ = 55s₁ = 5n₂ = 11x̄₂ = 54,5s₂ = 290%t(14) = 1,761
E = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,5712,571t = ?df = 5

6 funcionários fazem um teste de digitação antes e depois de um curso de treinamento. Para cada pessoa é registrada a diferença d = depois − antes (palavras por minuto). A diferença média é 2,71 e o desvio-padrão das diferenças é 3,5. Encontre a estatística do teste pareado t para H₀: μd = 0.

n = 6d̄ = 2,71sd = 3,5
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 3α = 0,05βσ = 22, poder 80%, n = ?

Um teste z unilateral com α = 0,05 deve detectar um deslocamento da média de 3 unidades com poder de 80%. O desvio-padrão é 22. Encontre o tamanho mínimo da amostra n.

α = 0,05poder = 80%δ = 3σ = 22zα = 1,645zβ = 0,842
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy147516951897201232213424137xy15202580100120140

A tabela dá 6 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 6
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy145916721877201012210824112xy1520256080100ŷ = 89

A tabela dá 6 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 = 89?

n = 6ŷ = 89
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
melhorounão melhorouTotalnovo medicamento93140placebo192140Total285280

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 = 802 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

Um teste qui-quadrado de aderência verifica se as frequências em 6 categorias seguem uma distribuição de Poisson cuja média é estimada a partir dos mesmos dados. Quantos graus de liberdade df o teste tem?

k = 6
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Amostragem bola de neve

Porque é esta a resposta

A amostragem bola de neve é útil para grupos de difícil acesso, mas a amostra tende a compartilhar características e não é representativa.

Resposta

C · Amostragem bola de neve
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Engano e possível sofrimento, tratados com um debriefing completo

Porque é esta a resposta

Os participantes foram enganados sobre os choques e muitos mostraram grande estresse. Milgram fez o debriefing dos participantes, que encontraram o "aprendiz"; um acompanhamento mostrou que a maioria ficou contente de ter participado, mas a ética continua em debate.

Resposta

C · Engano e possível sofrimento, tratados com um debriefing completo
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 14,52

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 = 225/6 = 37,5

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 15,5² + (−3,5)² + 6,5² + 0,5² + 7,5² + (−26,5)² = 1054

Desvio-padrão

s = √(1054/5) = 14,52

Resposta

s = 14,52
4.Estatística descritiva

Resposta: z = 1

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 = (65 − 50)/15 = 1

Resposta

z = 1
5.Probabilidades

Resposta: N = 70

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.

Combinações

C(8, 4) = (8·7·6·5)/(4·3·2·1) = 70

Resposta

N = 70
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = 4 €

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: 15 (p = 0,2), 95 (p = 0,05), −5 (p = 0,75)

Valor esperado

E(G) = 15·0,2 + 95·0,05 − 5·0,75 = 4 €

Resposta

E(G) = 4 €

Um valor positivo significa que você ganha dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,1056

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 = 750 g, σ = √(4² + 9²) = 9,849 g

Padronizar

z = (762,3 − 750)/9,849 = 1,25

Cauda superior

P = 1 − Φ(1,25) = 1 − 0,8944 = 0,1056

Resposta

P = 0,1056
8.Distribuição normal

Resposta: x = 253,4 g

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) = 0,75 → z = 0,6745

De volta a x

x = 250 + 0,6745·5 = 253,37 g

Resposta

x = 253,37 g
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = −13,49 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 = 138 − 146,5 = −8,5

Erro-padrão

SE = √(7²/30 + 13²/80) = 1,935

Margem de erro

E = 2,576·1,935 = 4,986

Intervalo

−8,5 ± 4,986 → [−13,49, −3,514]

Resposta

limite inferior = −13,49 h

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

10.Intervalos de confiança

Resposta: E = 3,004 kg

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.

Desvio-padrão combinado

sp² = (4·5² + 10·2²)/14 = 10
sp = 3,162

Margem de erro

E = 1,761·3,162·√(1/5 + 1/11) = 3,004

Resposta

E = 3,004 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 1,897

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

Erro-padrão da diferença média

SE = 3,5/√6 = 1,429

Estatística de teste

t = 2,71/1,429 = 1,897

Resposta

t = 1,897

Com gl = 5, o valor crítico bilateral a 5% é 2,571; |t| é menor, então H₀ não é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 333

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 + 0,842)·22/3)² = 332,6

Arredondar para cima

n = 333

Resposta

n = 333
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9736

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 = 114/6 = 19
ȳ = 661/6 = 110,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 453
Syy = Σ(y − ȳ)² = 3093

Coeficiente de correlação

r = 453/√(70·3093) = 0,9736

Resposta

r = 0,9736
14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 19,15

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 = 114/6 = 19
ȳ = 529/6 = 88,17

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 397

Reta de regressão

b = 397/70 = 5,671
a = 88,17 − 5,671·19 = −19,59
ŷ = −19,59 + 5,671·x

Resolver para x

x = (89 − (−19,59))/5,671 = 19,15

Resposta

x = 19,15
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 5,495

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

novo medicamento: 40·28/80 = 14, 40·52/80 = 26
placebo: 40·28/80 = 14, 40·52/80 = 26

Estatística qui-quadrado

χ² = (9 − 14)²/14 + (31 − 26)²/26 + (19 − 14)²/14 + (21 − 26)²/26
χ² = 5,495

Resposta

χ² = 5,495

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 4

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 = 6 − 1 − 1 = 4

Resposta

df = 4

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