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

Operacionalização significa:

  1. ARealizar a pesquisa em um ambiente operacional real, como um hospital
  2. BEscolher um teste estatístico
  3. CDefinir variáveis de forma precisa e mensurável
  4. DDar instruções aos participantes
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Na análise temática, o analista principalmente:

  1. ACalcula a pontuação média de cada tema para compará-los estatisticamente
  2. BIdentifica padrões recorrentes de significado em dados qualitativos
  3. CTesta uma hipótese numérica
  4. DConta apenas a frequência de palavras
3.Estatística descritivaMédia
30354045505560

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 50, 32, 60, 42, 28, 49.

n = 6
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 50 e desvio-padrão 20. Que proporção P dos valores está abaixo de 75?

μ = 50σ = 20x = 75
P =
5.ProbabilidadesMédia
n = 14k = 4N = ?

De quantas maneiras N se pode escolher uma comissão de 4 pessoas num grupo de 14? A ordem não interessa.

n = 14k = 4
N =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−30,890,151470,05

Um jogo custa €3 para jogar. Você ganha €12 com probabilidade 0,15 e €150 com probabilidade 0,05; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €3€12: p = 0,15€150: p = 0,05
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
100123,25P = ?

As pontuações de QI seguem uma distribuição normal com média 100 pontos e desvio-padrão 15 pontos. Que fração está entre 100 e 123,25 pontos? Dê P em forma decimal.

μ = 100σ = 15x1 = 100x2 = 123,25
P =
8.Distribuição normalDifícil
0,05 mm0D − d?

Os diâmetros D dos furos são normais com média 25,05 mm e desvio padrão 0,015 mm. Os diâmetros d dos eixos são independentes e normais com média 25 mm e desvio padrão 0,015 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 = 25,05 mm, σ = 0,015 mmeixo: μ = 25 mm, σ = 0,015 mm
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 20, s = 10LU = ?x̄ = 70E95%

Uma amostra de 20 itens tem média 70 e desvio-padrão s = 10. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite superior do intervalo de confiança de 95% para a média.

n = 20x̄ = 70s = 1095%t(19) = 2,093
limite superior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
n = 16Lσ = ?s = 0,595%

Os diâmetros de 16 eixos usinados têm desvio-padrão amostral de 0,5 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 = 15, 2,5% da distribuição χ² fica abaixo de 6,262 e 2,5% fica acima de 27,488.

n = 16s = 0,5 µmχ² = 6,262, 27,488
σ = µm
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−1,961,96z = ?

Duas linhas de produção fabricam a mesma peça. Linha 1: uma amostra de 30 peças tem comprimento médio de 94,5 mm, e o desvio-padrão conhecido da linha é 7 mm. Linha 2: uma amostra de 40 peças tem média de 91,7 mm, desvio-padrão conhecido de 10 mm. Encontre a estatística de teste z para H₀: μ₁ = μ₂, tomando a diferença como x̄₁ − x̄₂ (linha 1 menos linha 2).

n₁ = 30x̄₁ = 94,5 mmσ₁ = 7 mmn₂ = 40x̄₂ = 91,7 mmσ₂ = 10 mm
z =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
−1,961,96z = ?

Em um ensaio, 42 de 120 pacientes com o tratamento A se recuperam, e 29 de 120 pacientes com o tratamento B. Usando a proporção combinada, encontre a estatística de teste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 42n₁ = 120x₂ = 29n₂ = 120
z =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy127226322419518xy242025

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
xy138245350456557xy244050ŷ = 57

A tabela dá 5 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Para que valor x a reta prevê ŷ = 57?

n = 5ŷ = 57
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
tossesem tosseTotalfumantes142640não fumantes221840Total364480

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 = 802 × 2
χ² =
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

Um teste qui-quadrado de aderência verifica se as frequências em 8 categorias seguem uma distribuição de Poisson cuja média é estimada a partir dos mesmos dados. 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: C · Definir variáveis de forma precisa e mensurável

Porque é esta a resposta

Operacionalizar variáveis transforma conceitos abstratos em medidas específicas, para que a pesquisa possa ser replicada.

Resposta

C · Definir variáveis de forma precisa e mensurável
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Identifica padrões recorrentes de significado em dados qualitativos

Porque é esta a resposta

A análise temática envolve familiarização, codificação, geração, revisão e nomeação de temas e redação, com foco no significado em vez da estatística.

Resposta

B · Identifica padrões recorrentes de significado em dados qualitativos
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 12

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 = 261/6 = 43,5

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 6,5² + (−11,5)² + 16,5² + (−1,5)² + (−15,5)² + 5,5² = 719,5

Desvio-padrão

s = √(719,5/5) = 12

Resposta

s = 12
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,8944

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 = 1,25

Tabela da normal padrão

Φ(1,25) = 0,8944
P = 0,8944

Resposta

P = 0,8944
5.Probabilidades

Resposta: N = 1001

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.

Combinações

C(14, 4) = (14·13·12·11)/(4·3·2·1) = 1001

Resposta

N = 1001
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = 6,3 €

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.

Resultados líquidos

G: 9 (p = 0,15), 147 (p = 0,05), −3 (p = 0,8)

Valor esperado

E(G) = 9·0,15 + 147·0,05 − 3·0,8 = 6,3 €

Resposta

E(G) = 6,3 €

Um valor positivo significa que você ganha dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,4394

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 = (100 − 100)/15 = 0
z₂ = (123,25 − 100)/15 = 1,55

Área entre os valores

P = Φ(1,55) − Φ(0) = 0,9394 − 0,5 = 0,4394

Resposta

P = 0,4394
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,9909

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 = 25,05 − 25 = 0,05 mm, σ = 0,02121 mm

Padronizar

z = (0 − 0,05)/0,02121 = −2,36

Probabilidades

P = 1 − Φ(−2,36) = 0,9909

Resposta

P = 0,9909
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 74,68

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 = 19, t = 2,093

Margem de erro

E = 2,093·10/√20 = 4,68

Intervalo

70 ± 4,68 → [65,32, 74,68]

Resposta

limite superior = 74,68
10.Intervalos de confiança

Resposta: σ = 0,7739 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 = 15·0,5² = 3,75

Limites para σ²

3,75/27,488 = 0,1364
3,75/6,262 = 0,5989

Limite para σ

σ = √0,5989 = 0,7739 µm

Resposta

σ = 0,7739 µm

Intervalo de 95% para σ: [0,3694, 0,7739] µm.

11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = 1,377

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.

Erro-padrão da diferença

SE = √(7²/30 + 10²/40) = √4,133 = 2,033

Estatística de teste

z = (94,5 − 91,7)/2,033 = 1,377

Resposta

z = 1,377

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

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = 1,839

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 = 42/120 = 0,35
p̂₂ = 29/120 = 0,2417
p̂ = 71/240 = 0,2958

Erro-padrão sob H₀

SE = √(0,2958·0,7042·(1/120 + 1/120)) = 0,05892

Estatística de teste

z = (0,35 − 0,2417)/0,05892 = 1,839

Resposta

z = 1,839

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

13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9586

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 = 112/5 = 22,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −25
Syy = Σ(y − ȳ)² = 65,2

Coeficiente de determinação

r² = −25²/(10·65,2) = 0,9586

Resposta

r² = 0,9586

Cerca de 95,86% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 4,592

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 = 246/5 = 49,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 49

Reta de regressão

b = 49/10 = 4,9
a = 49,2 − 4,9·3 = 34,5
ŷ = 34,5 + 4,9·x

Resolver para x

x = (57 − 34,5)/4,9 = 4,592

Resposta

x = 4,592
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 3,232

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

fumantes: 40·36/80 = 18, 40·44/80 = 22
não fumantes: 40·36/80 = 18, 40·44/80 = 22

Estatística qui-quadrado

χ² = (14 − 18)²/18 + (26 − 22)²/22 + (22 − 18)²/18 + (18 − 22)²/22
χ² = 3,232

Resposta

χ² = 3,232

gl = 1. Para α = 0,05 o valor crítico é 3,841, então H₀ (independência) é não rejeitada.

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 12,59

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 = 8 − 1 − 1 = 6

Tabela

χ²crit(df = 6, α = 0,05) = 12,592

Resposta

χ²crit = 12,592

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

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