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

Qual teste é adequado para comparar as médias de dois grupos independentes com dados intervalares aproximadamente normais?

  1. ATeste t para amostras independentes
  2. BTeste de postos sinalizados de Wilcoxon
  3. CTeste qui-quadrado
  4. DCorrelação de Pearson
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um estudo de memória usa um desenho de medidas repetidas em que todos aprendem a lista A e depois a lista B. A lembrança é melhor para a lista B. Qual é a falha mais provável?

  1. ADiferenças individuais entre os grupos
  2. BEfeitos de ordem, como a prática, porque as condições não foram contrabalanceadas
  3. CO uso de um nível de mensuração ordinal
  4. DUm tamanho de amostra grande demais
3.Estatística descritivaMédia
152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 14, 53, 31, 40, 56.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 60 e desvio-padrão 10. Calcule a pontuação z z de uma nota de 50.

μ = 60σ = 10x = 50
z =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 5azuis: 9

Um saco tem 5 bolas vermelhas e 9 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

5 / 9
P =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)00,2510,320,0530,340,1μ

X tem a distribuição mostrada e Y = −2X + 1. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,25, 0,3, 0,05, 0,3, 0,1Y = −2X + 1
σY =
7.Distribuição normalMédia
440562P = ?

As durações de baterias seguem uma distribuição normal com média 500 h e desvio-padrão 40 h. Que fração está entre 440 e 562 h? Dê P em forma decimal.

μ = 500σ = 40x1 = 440x2 = 562
P =
8.Distribuição normalDifícil
235240245250255260265gbase 85%

Os massas de sacos têm distribuição normal com média 250 g e desvio padrão 5 g. Arraste o ponto de corte para que os 85% inferiores sombreados fiquem à esquerda dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 250 gσ = 5 g85%
x = g
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0LUx̄₁ − x̄₂E = ?95%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 100 celulares, média 123 h, desvio-padrão conhecido 4 h. Modelo 2: 100 celulares, média 130,5 h, desvio-padrão conhecido 6 h. Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 95% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 100x̄₁ = 123 hσ₁ = 4 hn₂ = 100x̄₂ = 130,5 hσ₂ = 6 h95%
E = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(14) = 2,1450LU = ?x̄₁ − x̄₂E95%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 9 parcelas, produção média 56 kg, desvio-padrão 1 kg. Grupo de parcelas 2: 7 parcelas, média 49,5 kg, desvio-padrão 10 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 95% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 9x̄₁ = 56s₁ = 1n₂ = 7x̄₂ = 49,5s₂ = 1095%t(14) = 2,145
limite superior = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,1312,131t = ?df = 15

Dois métodos de ensino são comparados. Grupo 1: 12 alunos, nota média 26,5, desvio-padrão 4,5. Grupo 2: 5 alunos, nota média 28,9, desvio-padrão 6,5. 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 = 12x̄₁ = 26,5s₁ = 4,5n₂ = 5x̄₂ = 28,9s₂ = 6,5
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
−1,961,96z = ?

Em um ensaio, 90 de 200 pacientes com o tratamento A se recuperam, e 59 de 100 pacientes com o tratamento B. Usando a proporção combinada, encontre a estatística de teste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 90n₁ = 200x₂ = 59n₂ = 100
z =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy126222324420517xy242025

A tabela dá 5 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 = 5Σx = 15Σy = 109Σx² = 55Σy² = 2425Σxy = 307
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy236342443551655759xy246405060x = 2,5

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. É feita uma nova observação (2,5, 40). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(2,5, 40)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes34251574funcionários12414396Total466658170

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

total da linha = 74total da coluna = 58N = 170
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 4 linhas e 4 colunas (sem contar os totais). Usando a tabela, encontre o valor crítico χ²crit ao nível de significância α = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Teste t para amostras independentes

Porque é esta a resposta

O teste t para amostras independentes compara duas médias de grupo. O qui-quadrado é para frequências; o Wilcoxon, para amostras relacionadas com dados não paramétricos.

Resposta

A · Teste t para amostras independentes
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Efeitos de ordem, como a prática, porque as condições não foram contrabalanceadas

Porque é esta a resposta

Quando todos os participantes passam pelas condições na mesma ordem, a melhora pode refletir a prática e não a lista. O contrabalanceamento (ABBA, ou metade AB e metade BA) controla isso.

Resposta

B · Efeitos de ordem, como a prática, porque as condições não foram contrabalanceadas
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 17,14

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 = 194/5 = 38,8

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−24,8)² + 14,2² + (−7,8)² + 1,2² + 17,2² = 1175

Desvio-padrão

s = √(1175/4) = 17,14

Resposta

s = 17,14
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 = (50 − 60)/10 = −1

Resposta

z = −1
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,1099

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 = 5/14 · 4/13 = 20/182 = 0,1099

Resposta

P = 0,1099
6.Probabilidades

Resposta: σY = 2,764

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 = 1,7, Var(X) = 1,91, σX = 1,382

Mudança linear

σY = |−2|·1,382 = 2,764

Resposta

σY = 2,764

A média de fato se desloca: E(Y) = −2·1,7 + 1 = −2,4.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8726

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 = (440 − 500)/40 = −1,5
z₂ = (562 − 500)/40 = 1,55

Área entre os valores

P = Φ(1,55) − Φ(−1,5) = 0,9394 − 0,06681 = 0,8726

Resposta

P = 0,8726
8.Distribuição normal

Resposta: x = 255,2 g

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

Φ(z) = 0,85

z da tabela

z ≈ 1,04

De volta às unidades originais

x = 250 + 1,04·5 = 255,2 g

Resposta

x = 255,2 g
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 1,413 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 = 123 − 130,5 = −7,5

Erro-padrão

SE = √(4²/100 + 6²/100) = 0,7211

Margem de erro

E = 1,96·0,7211 = 1,413

Resposta

E = 1,413 h

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

10.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 13,62 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 = (8·1² + 6·10²)/14 = 43,43
sp = 6,59

Margem de erro

E = 2,145·6,59·√(1/9 + 1/7) = 7,124

Intervalo

6,5 ± 7,124 → [−0,6237, 13,62]

Resposta

limite superior = 13,62 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −0,8823

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 = (11·4,5² + 4·6,5²)/15 = 26,12
sp = 5,11

Erro-padrão

SE = 5,11·√(1/12 + 1/5) = 2,72

Estatística de teste

t = (26,5 − 28,9)/2,72 = −0,8823

Resposta

t = −0,8823

Com gl = 15, o valor crítico bilateral a 5% é 2,131; |t| é menor, então H₀ não é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = −2,286

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.

Proporções amostrais

p̂₁ = 90/200 = 0,45
p̂₂ = 59/100 = 0,59
p̂ = 149/300 = 0,4967

Erro-padrão sob H₀

SE = √(0,4967·0,5033·(1/200 + 1/100)) = 0,06124

Estatística de teste

z = (0,45 − 0,59)/0,06124 = −2,286

Resposta

z = −2,286

|z| > 1,96, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = −0,9054

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 = 307 − 15·109/5 = −20
Sxx = 55 − 15²/5 = 10
Syy = 2425 − 109²/5 = 48,8

Coeficiente de correlação

r = −20/√(10·48,8) = −0,9054

Resposta

r = −0,9054
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 1,59

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 = 27/6 = 4,5
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 − 4,629·4,5 = 26,84
ŷ = 26,84 + 4,629·x

Valor previsto

ŷ = 26,84 + 4,629·2,5 = 38,41

Resíduo

e = 40 − 38,41 = 1,59

Resposta

e = 1,59

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 25,25

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 = 74·58/170 = 25,25

Resposta

E = 25,25
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 16,92

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 = (4 − 1)·(4 − 1) = 9

Tabela

χ²crit(df = 9, α = 0,05) = 16,919

Resposta

χ²crit = 16,919

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

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