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 compara a agressividade de crianças antes e depois da chegada da televisão a uma cidade remota. O pesquisador não controlou a chegada da televisão. Isso é um:

  1. AExperimento de campo
  2. BExperimento natural
  3. CLevantamento correlacional sobre o hábito de ver televisão
  4. DExperimento de laboratório
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

A análise fenomenológica interpretativa (IPA) tem como objetivo principal:

  1. ATestar hipóteses causais com amostras grandes
  2. BMedir tempos de reação com precisão
  3. CExplorar como os indivíduos dão sentido às próprias experiências vividas
  4. DContar a frequência de palavras em textos
3.Estatística descritivaMédia
25303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 23, 34, 53, 55, 35.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 70 e desvio-padrão 5. Que proporção P dos valores está acima de 60?

μ = 70σ = 5x = 60
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,3520,1540,360,2μ = 2,7

Para a distribuição mostrada, encontre o desvio padrão σ de X.

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0,35, 0,15, 0,3, 0,2
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 8, p = 0,4: P(X ≤ 1) = ?k012345678

Testam-se 8 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,4, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 8p = 0,4
P =
7.Distribuição normalMédia
246,25260P = ?

As massas de sacos seguem uma distribuição normal com média 250 g e desvio-padrão 5 g. Que fração está entre 246,25 e 260 g? Dê P em forma decimal.

μ = 250σ = 5x1 = 246,25x2 = 260
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 100x = ?20%

As pontuações de QI seguem uma distribuição normal com média 100 pontos e desvio-padrão 15 pontos. Calcule o valor x abaixo do qual estão 20% delas (o percentil 20).

μ = 100σ = 15P = 20%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 13, s = 11LUx̄ = 35,5E = ?95%

Uma amostra de 13 itens tem média 35,5 e desvio-padrão s = 11. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 95% para a média.

n = 13x̄ = 35,5s = 1195%t(12) = 2,179
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 33, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,590%

O desvio-padrão da população é 33. 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 0,5?

σ = 33E = 0,590%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,0862,086t = ?df = 20

Dois métodos de ensino são comparados. Grupo 1: 11 alunos, nota média 101,5, desvio-padrão 8,5. Grupo 2: 11 alunos, nota média 96,9, desvio-padrão 4,5. 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 = 11x̄₁ = 101,5s₁ = 8,5n₂ = 11x̄₂ = 96,9s₂ = 4,5
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,9601,96

Uma amostra de 64 medições tem média 204,8. O desvio-padrão da população é 20. Calcule o limite superior U do intervalo de confiança a 95 % para a média.

x̄ = 204,8σ = 20n = 6495%
U =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy361465568679782889xy46860708090

A tabela dá 6 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 6Σx = 33Σy = 444Σx² = 199Σy² = 33456Σxy = 2543
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy130224322424521xy242530x = 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. Preveja ŷ para x = 4,5.

n = 5x = 4,5
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno17162861turno noturno11412173Total285749134

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

total da linha = 73total da coluna = 49N = 134
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil
aprovadoreprovadoTotalfábrica A2674100fábrica B225880fábrica C6436100Total112168280dfα = 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 = 2803 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Experimento natural

Porque é esta a resposta

Em um experimento natural, a VI varia por causa de eventos fora do controle do pesquisador. A validade ecológica é alta, mas a distribuição aleatória não é possível.

Resposta

B · Experimento natural
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Explorar como os indivíduos dão sentido às próprias experiências vividas

Porque é esta a resposta

A IPA estuda em profundidade amostras pequenas e homogêneas, examinando como os participantes interpretam experiências significativas, com o pesquisador interpretando esse processo de dar sentido.

Resposta

C · Explorar como os indivíduos dão sentido às próprias experiências vividas
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 13,64

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 = 200/5 = 40

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−17)² + (−6)² + 13² + 15² + (−5)² = 744

Desvio-padrão

s = √(744/4) = 13,64

Resposta

s = 13,64
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,9772

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 = −2

Tabela da normal padrão

Φ(−2) = 0,02275
P = 1 − 0,02275 = 0,9772

Resposta

P = 0,9772
5.Probabilidades

Resposta: σ = 2,304

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 = 0·0,35 + 2·0,15 + 4·0,3 + 6·0,2 = 2,7

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,35 + 4·0,15 + 16·0,3 + 36·0,2 = 12,6

Variância

Var(X) = 12,6 − 2,7² = 5,31
σ = √5,31 = 2,304

Resposta

σ = 2,304
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,1064

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.

Zero e uma avaria

P(X = 0) = 0,68 = 0,0168
P(X = 1) = 8·0,4·0,67 = 0,08958

Some

P = 0,0168 + 0,08958 = 0,1064

Resposta

P = 0,1064
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,7506

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 = (246,25 − 250)/5 = −0,75
z₂ = (260 − 250)/5 = 2

Área entre os valores

P = Φ(2) − Φ(−0,75) = 0,9772 − 0,2266 = 0,7506

Resposta

P = 0,7506
8.Distribuição normal

Resposta: x = 87,38 pontos

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) = 0,2 → z = −0,8416

De volta a x

x = 100 + −0,8416·15 = 87,38 pontos

Resposta

x = 87,38 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 6,648

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 = 12, t = 2,179

Margem de erro

E = 2,179·11/√13 = 6,648

Resposta

E = 6,648
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 11788

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 = (1,645·33/0,5)² = 11787

Arredondar para cima

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

n = 11788

Resposta

n = 11788
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 1,586

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 = (10·8,5² + 10·4,5²)/20 = 46,25
sp = 6,801

Erro-padrão

SE = 6,801·√(1/11 + 1/11) = 2,9

Estatística de teste

t = (101,5 − 96,9)/2,9 = 1,586

Resposta

t = 1,586

Com gl = 20, o valor crítico bilateral a 5% é 2,086; |t| é menor, então H₀ não é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: U = 209,7

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).

Margem de erro

E = 1,96·20/√64 = 4,9

Limite do intervalo

U = 204,8 + 4,9 = 209,7

Resposta

U = 209,7
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9857

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 = 2543 − 33·444/6 = 101
Sxx = 199 − 33²/6 = 17,5
Syy = 33456 − 444²/6 = 600

Coeficiente de correlação

r = 101/√(17,5·600) = 0,9857

Resposta

r = 0,9857
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 21,5

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 = 121/5 = 24,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −18

Reta de regressão

b = −18/10 = −1,8
a = 24,2 − (−1,8)·3 = 29,6
ŷ = 29,6 − 1,8·x

Previsão

ŷ = 29,6 + (−1,8)·4,5 = 21,5

Resposta

ŷ = 21,5
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 26,69

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 = 73·49/134 = 26,69

Resposta

E = 26,69
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 37,38

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

fábrica A: 40, 60
fábrica B: 32, 48
fábrica C: 40, 60

Estatística qui-quadrado

χ² = (26 − 40)²/40 + (74 − 60)²/60 + (22 − 32)²/32 + (58 − 48)²/48 + (64 − 40)²/40 + (36 − 60)²/60
χ² = 37,38

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
37,38 > 9,210

Resposta

χ² = 37,38

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

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