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 teste é tão fácil que quase todos os participantes obtêm escores perto do máximo. Isso se chama:

  1. AEfeito piso
  2. BEfeito de prática
  3. CEfeito de ordem
  4. DEfeito teto
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um estudo encontra uma correlação de r = 0,05 entre altura e QI apenas em jogadores profissionais de basquete, embora ela seja maior na população em geral. O que explica melhor a correlação fraca?

  1. ARegressão à média
  2. BRestrição de amplitude
  3. CCaracterísticas de demanda
  4. DUm efeito teto nos testes de QI
3.Estatística descritivaMédia
152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 28, 17, 59, 40, 12.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 60 e desvio-padrão 5. Que proporção P dos valores está acima de 56?

μ = 60σ = 5x = 56
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,2510,320,3530,1μ = 1,3

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

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,25, 0,3, 0,35, 0,1
Var(X) =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 10, p = 0,6: P(X ≤ 1) = ?k012345678910

Testam-se 10 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,6, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 10p = 0,6
P =
7.Distribuição normalMédia
250 kg247,6 kgT = X₁ + … + X₁₀?

As massas de sacos de cimento são independentes e normais com média 25 kg e desvio padrão 0,5 kg. Encontre a probabilidade P de a massa total de 10 deles exceder 247,6 kg. Arredonde z para duas casas decimais.

μ = 25 kgσ = 0,5 kgn = 10> 247,6 kg
P =
8.Distribuição normalDifícil
0,04 mm0D − d?

Os diâmetros D dos furos são normais com média 25,04 mm e desvio padrão 0,015 mm. Os diâmetros d dos eixos são independentes e normais com média 25 mm e desvio padrão 0,01 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 = 25,04 mm, σ = 0,015 mmeixo: μ = 25 mm, σ = 0,01 mm
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E99%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 80 celulares, média 61 h, desvio-padrão conhecido 16 h. Modelo 2: 30 celulares, média 57 h, desvio-padrão conhecido 15 h. Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 99% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 80x̄₁ = 61 hσ₁ = 16 hn₂ = 30x̄₂ = 57 hσ₂ = 15 h99%
limite superior = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 37, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 490%

O desvio-padrão da população é 37. 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 = 37E = 490%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,01102,011

Uma amostra de 49 estudantes tem nota média 201 e desvio-padrão amostral 4. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 200.

μ₀ = 200x̄ = 201s = 4n = 49
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,64501,645

Uma amostra de 100 medições tem média 197,6. O desvio-padrão da população é 10. Calcule o limite inferior L do intervalo de confiança a 90 % para a média.

x̄ = 197,6σ = 10n = 10090%
L =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy2441261882210261230xy510102030

A tabela dá 6 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 6
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy159362567782989xy560708090x = 4

A tabela dá 5 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (4, 63). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(4, 63)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano353929103rural17121645Total525145148

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

total da linha = 45total da coluna = 45N = 148
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil

Um teste qui-quadrado de aderência compara frequências observadas em 6 categorias com proporções esperadas totalmente especificadas (nenhum parâmetro é estimado a partir dos dados). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

k = 6
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Efeito teto

Porque é esta a resposta

Os efeitos teto escondem diferenças entre as condições porque ninguém consegue pontuar mais alto. Os efeitos piso são o inverso, quando a tarefa é difícil demais.

Resposta

D · Efeito teto
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Restrição de amplitude

Porque é esta a resposta

Quando uma amostra cobre só uma faixa estreita de uma variável, as correlações que a envolvem diminuem. Os jogadores de basquete são todos altos, então a altura varia pouco.

Resposta

B · Restrição de amplitude
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 18,91

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 = 156/5 = 31,2

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−3,2)² + (−14,2)² + 27,8² + 8,8² + (−19,2)² = 1431

Desvio-padrão

s = √(1431/4) = 18,91

Resposta

s = 18,91
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,7881

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 = −0,8

Tabela da normal padrão

Φ(−0,8) = 0,2119
P = 1 − 0,2119 = 0,7881

Resposta

P = 0,7881
5.Probabilidades

Resposta: Var(X) = 0,91

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 = 0·0,25 + 1·0,3 + 2·0,35 + 3·0,1 = 1,3

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,25 + 1·0,3 + 4·0,35 + 9·0,1 = 2,6

Variância

Var(X) = 2,6 − 1,3² = 0,91

Resposta

Var(X) = 0,91
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,001678

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) = 0,410 = 0,0001049
P(X = 1) = 10·0,6·0,49 = 0,001573

Some

P = 0,0001049 + 0,001573 = 0,001678

Resposta

P = 0,001678
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,9357

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 do total

μT = 250 kg, σT = 0,5·√10 = 1,581 kg

Padronizar

z = (247,6 − 250)/1,581 = −1,52

Probabilidades

P = 1 − Φ(−1,52) = 0,9357

Resposta

P = 0,9357
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,9868

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 = 25,04 − 25 = 0,04 mm, σ = 0,01803 mm

Padronizar

z = (0 − 0,04)/0,01803 = −2,22

Probabilidades

P = 1 − Φ(−2,22) = 0,9868

Resposta

P = 0,9868
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 12,43 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 = 61 − 57 = 4

Erro-padrão

SE = √(16²/80 + 15²/30) = 3,271

Margem de erro

E = 2,576·3,271 = 8,426

Intervalo

4 ± 8,426 → [−4,426, 12,43]

Resposta

limite superior = 12,43 h

O intervalo contém 0, então os dados não mostram uma diferença significativa.

10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 232

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 = (1,645·37/4)² = 231,5

Arredondar para cima

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

n = 232

Resposta

n = 232
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 1,75

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 = (201 − 200)/0,5714 = 1,75

Resposta

t = 1,75
t0,025; df = 48 = 2,011

|t| < 2.011, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: L = 196

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 = 1,645·10/√100 = 1,645

Limite do intervalo

L = 197,6 − 1,645 = 196

Resposta

L = 196
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9761

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 = 42/6 = 7
ȳ = 112/6 = 18,67

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 176
Syy = Σ(y − ȳ)² = 453,3

Coeficiente de determinação

r² = 176²/(70·453,3) = 0,9761

Resposta

r² = 0,9761

Cerca de 97,61% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −4,8

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 = 25/5 = 5
ȳ = 359/5 = 71,8

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 160

Reta de regressão

b = 160/40 = 4
a = 71,8 − 4·5 = 51,8
ŷ = 51,8 + 4·x

Valor previsto

ŷ = 51,8 + 4·4 = 67,8

Resíduo

e = 63 − 67,8 = −4,8

Resposta

e = −4,8

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 13,68

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 = 45·45/148 = 13,68

Resposta

E = 13,68
16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 5

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 = 5

Resposta

df = 5

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