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

O viés do experimentador é reduzido mais diretamente:

  1. AUsando uma hipótese unicaudal
  2. BUsando apenas voluntários
  3. CUsando uma amostra maior
  4. DUsando para coletar os dados um pesquisador que não conhece a hipótese nem as condições
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Qual teste não paramétrico compara duas amostras relacionadas, como escores antes e depois numa escala ordinal?

  1. ATeste qui-quadrado de independência
  2. BTeste t para amostras independentes
  3. CTeste de postos sinalizados de Wilcoxon
  4. DTeste U de Mann-Whitney
3.Estatística descritivaMédia
2530354045505560

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 28, 29, 60, 27, 52, 25, 59.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 70 e desvio-padrão 15. Calcule a pontuação z z de uma nota de 62,5.

μ = 70σ = 15x = 62,5
z =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,0510,320,3530,2540,05μ = 1,95

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

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,05, 0,3, 0,35, 0,25, 0,05
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 10, p = 0,3: P(X = 5) = ?k012345678910

Um teste tem 10 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,3, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 5?

n = 10p = 0,3k = 5
P =
7.Distribuição normalMédia
200 mm200,6 mmX + Y?

X é normal com média 120 mm e desvio padrão 0,3 mm; Y é independente e normal com média 80 mm e desvio padrão 0,4 mm. Encontre a probabilidade P de X + Y ser maior que 200,6 mm. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 120, σX = 0,3μY = 80, σY = 0,4X + Y > 200,6 mm
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 250x = ?10%

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 10% delas (o percentil 10).

μ = 250σ = 5P = 10%
x = g
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 9, sd​ = 7,90LU = ?d̄ = 4,7E95%

A pressão arterial de 9 pacientes é medida antes e depois de um tratamento. As diferenças d = antes − depois (mmHg) têm média 4,7 e desvio-padrão 7,9. Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 95% para a diferença média.

n = 9d̄ = 4,7sd = 7,995%t(8) = 2,306
limite superior = mmHg
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 22, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1,590%

O desvio-padrão da população é 22. 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 1,5?

σ = 22E = 1,590%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−1,48p = ?

Afirma-se que a média de uma população é 80; o desvio-padrão da população é conhecido e vale 15. Uma amostra aleatória de 25 observações tem média 75,56. Teste H₀: μ = 80 contra H₁: μ < 80. Encontre o valor p p.

μ₀ = 80σ = 15n = 25x̄ = 75,56H₁: μ < μ₀
p =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
−1,961,96z = ?

Em um ensaio, 53 de 150 pacientes com o tratamento A se recuperam, e 25 de 100 pacientes com o tratamento B. Usando a proporção combinada, encontre a estatística de teste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 53n₁ = 150x₂ = 25n₂ = 100
z =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy126226325425520xy2420222426

A tabela dá 5 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 5
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy2941161982110261231xy510102030ŷ = 28

A tabela dá 6 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Para que valor x a reta prevê ŷ = 28?

n = 6ŷ = 28
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano42262492rural29293997Total715563189

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

total da linha = 97total da coluna = 71N = 189
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil
simnãoTotal18–30 anos21194031–50 anos35256051+ anos243660Total8080160dfα = 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 = 1603 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Usando para coletar os dados um pesquisador que não conhece a hipótese nem as condições

Porque é esta a resposta

Experimentadores que conhecem a hipótese podem influenciar sem querer os participantes ou os registros. Procedimentos cegos ou duplo-cegos e instruções padronizadas reduzem isso.

Resposta

D · Usando para coletar os dados um pesquisador que não conhece a hipótese nem as condições
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Teste de postos sinalizados de Wilcoxon

Porque é esta a resposta

O teste de Wilcoxon é para dados ordinais pareados; o U de Mann-Whitney é o equivalente para grupos independentes.

Resposta

C · Teste de postos sinalizados de Wilcoxon
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 16,15

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 = 280/7 = 40

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−12)² + (−11)² + 20² + (−13)² + 12² + (−15)² + 19² = 1564

Desvio-padrão

s = √(1564/6) = 16,15

Resposta

s = 16,15
4.Estatística descritiva

Resposta: z = −0,5

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 = (62,5 − 70)/15 = −0,5

Resposta

z = −0,5
5.Probabilidades

Resposta: σ = 0,9734

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 = 0·0,05 + 1·0,3 + 2·0,35 + 3·0,25 + 4·0,05 = 1,95

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,05 + 1·0,3 + 4·0,35 + 9·0,25 + 16·0,05 = 4,75

Variância

Var(X) = 4,75 − 1,95² = 0,9475
σ = √0,9475 = 0,9734

Resposta

σ = 0,9734
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,1029

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.

Fórmula binomial

P(X = 5) = 252·0,35·0,75 = 252·0,00243·0,1681 = 0,1029

Resposta

P = 0,1029
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,1151

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 = 200 mm, σ = √(0,3² + 0,4²) = 0,5 mm

Padronizar

z = (200,6 − 200)/0,5 = 1,2

Cauda superior

P = 1 − Φ(1,2) = 1 − 0,8849 = 0,1151

Resposta

P = 0,1151
8.Distribuição normal

Resposta: x = 243,6 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) = 0,1 → z = −1,282

De volta a x

x = 250 + −1,282·5 = 243,59 g

Resposta

x = 243,59 g
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 10,77 mmHg

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.

Valor crítico

df = 8, t = 2,306

Margem de erro

E = 2,306·7,9/√9 = 6,072

Intervalo

4,7 ± 6,072 → [−1,372, 10,77]

Resposta

limite superior = 10,77 mmHg
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 583

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 = (1,645·22/1,5)² = 582,1

Arredondar para cima

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

n = 583

Resposta

n = 583
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: p = 0,06944

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.

Estatística de teste

SE = σ/√n = 15/√25 = 3
z = (75,56 − 80)/3 = −1,48

Área da cauda

Φ(1,48) = 0,9306
1 − Φ(1,48) = 0,0694

Valor p

p = 0,06944

Resposta

p = 0,06944

p > 0,05, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5%.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = 1,728

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 = 53/150 = 0,3533
p̂₂ = 25/100 = 0,25
p̂ = 78/250 = 0,312

Erro-padrão sob H₀

SE = √(0,312·0,688·(1/150 + 1/100)) = 0,05981

Estatística de teste

z = (0,3533 − 0,25)/0,05981 = 1,728

Resposta

z = 1,728

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

13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,6706

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 = 122/5 = 24,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −13
Syy = Σ(y − ȳ)² = 25,2

Coeficiente de determinação

r² = −13²/(10·25,2) = 0,6706

Resposta

r² = 0,6706

Cerca de 67,06% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 10,79

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 = 117/6 = 19,5

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 157

Reta de regressão

b = 157/70 = 2,243
a = 19,5 − 2,243·7 = 3,8
ŷ = 3,8 + 2,243·x

Resolver para x

x = (28 − 3,8)/2,243 = 10,79

Resposta

x = 10,79
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 36,44

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 = 97·71/189 = 36,44

Resposta

E = 36,44
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 4,167

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

18–30 anos: 20, 20
31–50 anos: 30, 30
51+ anos: 30, 30

Estatística qui-quadrado

χ² = (21 − 20)²/20 + (19 − 20)²/20 + (35 − 30)²/30 + (25 − 30)²/30 + (24 − 30)²/30 + (36 − 30)²/30
χ² = 4,167

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
4,167 < 9,210

Resposta

χ² = 4,167

χ² está abaixo do valor crítico, então H₀ não é rejeitada: não há evidência significativa de relação.

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