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

Instruções padronizadas são usadas num experimento para que:

  1. AO pesquisador possa adaptar o procedimento às necessidades de cada participante
  2. BOs resultados se tornem estatisticamente significativos
  3. COs participantes possam escolher as próprias condições
  4. DTodos os participantes recebam as mesmas informações da mesma forma
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Depois de analisar os dados, um pesquisador escreve a introdução como se um resultado inesperado tivesse sido previsto desde o início. Isso se chama:

  1. ADebriefing
  2. BHARKing (formular hipóteses depois de conhecer os resultados)
  3. COperacionalização
  4. DContrabalanceamento
3.Estatística descritivaMédia
40455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 59, 44, 51, 50, 37, 49, 44.

n = 7
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 25. Que proporção P dos valores está abaixo de 487,5?

μ = 500σ = 25x = 487,5
P =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 5azuis: 8

Um saco tem 5 bolas vermelhas e 8 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

5 / 8
P =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)10,1520,330,240,35μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 10X + 20. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,15, 0,3, 0,2, 0,35Y = 10X + 20
σY =
7.Distribuição normalMédia
452550P = ?

As durações de baterias seguem uma distribuição normal com média 500 h e desvio-padrão 40 h. Que fração está entre 452 e 550 h? Dê P em forma decimal.

μ = 500σ = 40x1 = 452x2 = 550
P =
8.Distribuição normalDifícil
380420460500540580620htopo 80%

Os durações de baterias têm distribuição normal com média 500 h e desvio padrão 40 h. Arraste o ponto de corte para que os 80% superiores sombreados fiquem à direita dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 500 hσ = 40 h80%
x = h
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 25, s = 6L = ?Ux̄ = 115,5E90%

Uma amostra de 25 itens tem média 115,5 e desvio-padrão s = 6. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite inferior do intervalo de confiança de 90% para a média.

n = 25x̄ = 115,5s = 690%t(24) = 1,711
limite inferior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
n = 30Lσ = ?s = 9,895%

Os diâmetros de 30 eixos usinados têm desvio-padrão amostral de 9,8 µm. Supondo que os diâmetros tenham distribuição normal, encontre o limite superior σ do intervalo de confiança de 95% para o desvio-padrão populacional. Com gl = 29, 2,5% da distribuição χ² fica abaixo de 16,047 e 2,5% fica acima de 45,722.

n = 30s = 9,8 µmχ² = 16,047, 45,722
σ = µm
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,01102,011

Uma amostra de 49 estudantes tem nota média 48,23 e desvio-padrão amostral 4. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 50.

μ₀ = 50x̄ = 48,23s = 4n = 49
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
σ = 8, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 390%

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 3? O desvio-padrão é 8. Calcule o menor tamanho de amostra n.

σ = 8E = 390%
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy2124216288351045xy5102040

A tabela dá 5 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy124221319415512xy24152025x = 4,5

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 (4,5, 9). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(4,5, 9)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno10175380turno noturno22312780Total324880160

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 × 3
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 2 linhas e 11 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

2 × 11
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Todos os participantes recebam as mesmas informações da mesma forma

Porque é esta a resposta

A padronização elimina a variação no procedimento como variável estranha e torna o estudo replicável.

Resposta

D · Todos os participantes recebam as mesmas informações da mesma forma
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · HARKing (formular hipóteses depois de conhecer os resultados)

Porque é esta a resposta

O HARKing apresenta resultados exploratórios como confirmatórios, fazendo os achados parecerem mais robustos do que são. Contribui para a crise de replicação.

Resposta

B · HARKing (formular hipóteses depois de conhecer os resultados)
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 6,921

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 = 334/7 = 47,71

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 11,29² + (−3,714)² + 3,286² + 2,286² + (−10,71)² + 1,286² + (−3,714)² = 287,4

Desvio-padrão

s = √(287,4/6) = 6,921

Resposta

s = 6,921
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,3085

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 = −0,5

Tabela da normal padrão

Φ(−0,5) = 0,3085
P = 0,3085

Resposta

P = 0,3085
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,1282

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 = 5/13 · 4/12 = 20/156 = 0,1282

Resposta

P = 0,1282
6.Probabilidades

Resposta: σY = 10,9

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 = 2,75, Var(X) = 1,188, σX = 1,09

Mudança linear

σY = |10|·1,09 = 10,9

Resposta

σY = 10,9

A média de fato se desloca: E(Y) = 10·2,75 + 20 = 47,5.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,7793

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 = (452 − 500)/40 = −1,2
z₂ = (550 − 500)/40 = 1,25

Área entre os valores

P = Φ(1,25) − Φ(−1,2) = 0,8944 − 0,1151 = 0,7793

Resposta

P = 0,7793
8.Distribuição normal

Resposta: x = 466 h

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) = 0,2

z da tabela

z ≈ −0,84

De volta às unidades originais

x = 500 − 0,84·40 = 466 h

Resposta

x = 466 h
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 113,4

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 = 24, t = 1,711

Margem de erro

E = 1,711·6/√25 = 2,053

Intervalo

115,5 ± 2,053 → [113,4, 117,6]

Resposta

limite inferior = 113,4
10.Intervalos de confiança

Resposta: σ = 13,17 µm

Intervalo para uma variância: (n − 1)s²/σ² tem distribuição χ² com n − 1 graus de liberdade. O intervalo de 95% para σ² vai de (n − 1)s² dividido pelo valor superior de χ² (2,5% acima dele) até (n − 1)s² dividido pelo valor inferior de χ² (2,5% abaixo dele); o intervalo para σ é a raiz quadrada dos dois limites. Ele não é simétrico em torno de s.

Soma de quadrados

(n − 1)s² = 29·9,8² = 2785

Limites para σ²

2785/45,722 = 60,92
2785/16,047 = 173,6

Limite para σ

σ = √173,6 = 13,17 µm

Resposta

σ = 13,17 µm

Intervalo de 95% para σ: [7,805, 13,17] µm.

11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −3,098

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 = 4/√49 = 4/7 = 0,5714

Estatística de teste

t = (48,23 − 50)/0,5714 = −3,098

Resposta

t = −3,098
t0,025; df = 48 = 2,011

|t| > 2,011, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 20

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 = (1,645·8/3)² = 19,24

Arredondar para cima

n = 20

Resposta

n = 20
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9978

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 = 30/5 = 6
ȳ = 141/5 = 28,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 160
Syy = Σ(y − ȳ)² = 642,8

Coeficiente de correlação

r = 160/√(40·642,8) = 0,9978

Resposta

r = 0,9978
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −4,7

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 = 91/5 = 18,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −30

Reta de regressão

b = −30/10 = −3
a = 18,2 − (−3)·3 = 27,2
ŷ = 27,2 − 3·x

Valor previsto

ŷ = 27,2 + (−3)·4,5 = 13,7

Resíduo

e = 9 − 13,7 = −4,7

Resposta

e = −4,7

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 17,03

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

turno diurno: 80·32/160 = 16, 80·48/160 = 24, 80·80/160 = 40
turno noturno: 80·32/160 = 16, 80·48/160 = 24, 80·80/160 = 40

Estatística qui-quadrado

χ² = (10 − 16)²/16 + (17 − 24)²/24 + (53 − 40)²/40 + (22 − 16)²/16 + (31 − 24)²/24 + (27 − 40)²/40
χ² = 17,03

Resposta

χ² = 17,03

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 10

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 = (2 − 1)·(11 − 1) = 10

Resposta

df = 10

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