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

Em uma distribuição com assimetria positiva, como a renda:

  1. AA média é maior que a mediana
  2. BA média é menor que a mediana
  3. CNão há escores extremos
  4. DA média e a mediana são sempre iguais
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Por que muitos pesquisadores defendem que os valores p sejam relatados junto com tamanhos de efeito e intervalos de confiança?

  1. AUm valor p não mostra quão grande ou preciso é o efeito
  2. BOs tamanhos de efeito tornam o tamanho da amostra irrelevante para a significância
  3. COs intervalos de confiança só são necessários em pesquisa qualitativa
  4. DOs valores p mostram a probabilidade de a hipótese ser verdadeira
3.Estatística descritivaMédia
15202530354045

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 37, 13, 29, 33, 48, 35, 13.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 50 e desvio-padrão 8. Que proporção P dos valores está acima de 53,2?

μ = 50σ = 8x = 53,2
P =
5.ProbabilidadesMédia
P(pelo menos um seis) = ??1?2?3?4?5?6?7?8P(seis) = 1/6 em cada lançamento

Lança-se um dado equilibrado 8 vezes. Qual é a probabilidade P de sair pelo menos um seis?

n = 8
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 8, p = 0,25: P(X = 4) = ?k012345678

Um teste tem 8 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,25, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 4?

n = 8p = 0,25k = 4
P =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z e z = 0,7660

Arraste z para que a área sombreada entre −z e z sob a curva normal padrão seja 0,7660. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,7660
z =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 178x = ?80%

As alturas de homens adultos seguem uma distribuição normal com média 178 cm e desvio-padrão 7 cm. Calcule o valor x abaixo do qual estão 80% delas (o percentil 80).

μ = 178σ = 7P = 80%
x = cm
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 16, s = 16LUx̄ = 47,5E = ?99%

Uma amostra de 16 itens tem média 47,5 e desvio-padrão s = 16. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 99% para a média.

n = 16x̄ = 47,5s = 1699%t(15) = 2,947
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(15) = 1,7530LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 5 parcelas, produção média 19,5 kg, desvio-padrão 6 kg. Grupo de parcelas 2: 12 parcelas, média 12 kg, desvio-padrão 6 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 90% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 5x̄₁ = 19,5s₁ = 6n₂ = 12x̄₂ = 12s₂ = 690%t(15) = 1,753
E = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −1,99801,998

Uma amostra de 64 estudantes tem nota média 199,1 e desvio-padrão amostral 4. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 200.

μ₀ = 200x̄ = 199,1s = 4n = 64
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −2,57602,576

Uma amostra de 25 medições tem média 122,4. O desvio-padrão da população é 10. Calcule o limite superior U do intervalo de confiança a 99 % para a média.

x̄ = 122,4σ = 10n = 2599%
U =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy15236056678199011104xy5106080100

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 = 36Σy = 453Σx² = 286Σy² = 36137Σxy = 3083
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy12322131641659610xy246101520x = 2,5

A tabela dá 6 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 = 2,5.

n = 6x = 2,5
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno37202178turno noturno1784065Total542861143

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

total da linha = 65total da coluna = 28N = 143
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil
simnãoTotallinha 1194160linha 2352560linha 35644100Total110110220dfα = 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 = 2203 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · A média é maior que a mediana

Porque é esta a resposta

Alguns valores muito altos na cauda direita elevam a média acima da mediana, e por isso a mediana costuma ser relatada para dados assimétricos.

Resposta

A · A média é maior que a mediana
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Um valor p não mostra quão grande ou preciso é o efeito

Porque é esta a resposta

Um valor p depende muito do tamanho da amostra e só indica quão surpreendentes os dados são sob a hipótese nula. Os tamanhos de efeito mostram a magnitude e os intervalos mostram a precisão.

Resposta

A · Um valor p não mostra quão grande ou preciso é o efeito
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 12,82

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 = 208/7 = 29,71

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 7,286² + (−16,71)² + (−0,7143)² + 3,286² + 18,29² + 5,286² + (−16,71)² = 985,4

Desvio-padrão

s = √(985,4/6) = 12,82

Resposta

s = 12,82
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,3446

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 = 0,4

Tabela da normal padrão

Φ(0,4) = 0,6554
P = 1 − 0,6554 = 0,3446

Resposta

P = 0,3446
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,7674

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.

Complementar

P(nenhum seis) = (5/6)8 = 0,2326
P = 1 − 0,2326 = 0,7674

Resposta

P = 0,7674
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,08652

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 = 4) = 70·0,254·0,754 = 70·0,003906·0,3164 = 0,08652

Resposta

P = 0,08652
7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,19

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 de z

Φ(z) = (1 + 0,7660)/2 = 0,8830

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,8830 dentro da tabela e leia z.

z = 1,19

Resposta

z = 1,19
8.Distribuição normal

Resposta: x = 183,9 cm

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) = 0,8 → z = 0,8416

De volta a x

x = 178 + 0,8416·7 = 183,89 cm

Resposta

x = 183,89 cm
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 11,79

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 = 15, t = 2,947

Margem de erro

E = 2,947·16/√16 = 11,79

Resposta

E = 11,79
10.Intervalos de confiança

Resposta: E = 5,599 kg

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.

Desvio-padrão combinado

sp² = (4·6² + 11·6²)/15 = 36
sp = 6

Margem de erro

E = 1,753·6·√(1/5 + 1/12) = 5,599

Resposta

E = 5,599 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −1,8

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/√64 = 4/8 = 0,5

Estatística de teste

t = (199,1 − 200)/0,5 = −1,8

Resposta

t = −1,8
t0,025; df = 63 = 1,998

|t| < 1.998, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: U = 127,6

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 = 2,576·10/√25 = 5,152

Limite do intervalo

U = 122,4 + 5,152 = 127,6

Resposta

U = 127,6
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9916

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 = 3083 − 36·453/6 = 365
Sxx = 286 − 36²/6 = 70
Syy = 36137 − 453²/6 = 1936

Coeficiente de correlação

r = 365/√(70·1936) = 0,9916

Resposta

r = 0,9916
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 18,72

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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 95/6 = 15,83

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −50,5

Reta de regressão

b = −50,5/17,5 = −2,886
a = 15,83 − (−2,886)·3,5 = 25,93
ŷ = 25,93 − 2,886·x

Previsão

ŷ = 25,93 + (−2,886)·2,5 = 18,72

Resposta

ŷ = 18,72
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 12,73

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 = 65·28/143 = 12,73

Resposta

E = 12,73
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 11,17

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

linha 1: 30, 30
linha 2: 30, 30
linha 3: 50, 50

Estatística qui-quadrado

χ² = (19 − 30)²/30 + (41 − 30)²/30 + (35 − 30)²/30 + (25 − 30)²/30 + (56 − 50)²/50 + (44 − 50)²/50
χ² = 11,17

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
11,17 > 9,210

Resposta

χ² = 11,17

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

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