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 erro padrão da média fica menor quando:

  1. AA variável é medida em nível ordinal
  2. BO tamanho da amostra diminui
  3. CA média aumenta
  4. DO tamanho da amostra aumenta
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Na pesquisa qualitativa, reflexividade significa que o pesquisador:

  1. AReflete sobre como sua própria formação e seus pressupostos podem moldar a análise
  2. BUsa uma amostra aleatória para eliminar o viés
  3. CRepete o estudo para verificar a confiabilidade
  4. DConverte os temas em dados numéricos
3.Estatística descritivaMédia
15202530354045

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 48, 33, 35, 30, 11, 16, 34.

n = 7
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 abaixo de 76,25?

μ = 70σ = 5x = 76,25
P =
5.ProbabilidadesMédia
n = 11k = 3N = ?

De quantas maneiras N se pode escolher uma comissão de 3 pessoas num grupo de 11? A ordem não interessa.

n = 11k = 3
N =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)00,3510,3520,3μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 10X − 3. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 0, 1, 2p(x): 0,35, 0,35, 0,3Y = 10X − 3
σY =
7.Distribuição normalMédia
150 kg148,8 kgT = X₁ + … + X₆?

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 6 deles ficar abaixo de 148,8 kg. Arredonde z para duas casas decimais.

μ = 25 kgσ = 0,5 kgn = 6< 148.8 kg
P =
8.Distribuição normalDifícil
0,03 mm0D − d?

Os diâmetros D dos furos são normais com média 25,03 mm e desvio padrão 0,01 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 = 25,03 mm, σ = 0,01 mmeixo: μ = 25 mm, σ = 0,01 mm
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 7, s = 17,5LUx̄ = 16E = ?90%

Uma amostra de 7 itens tem média 16 e desvio-padrão s = 17,5. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 90% para a média.

n = 7x̄ = 16s = 17,590%t(6) = 1,943
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
p ≈ 0,1, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0595%

Um estudo piloto sugere que cerca de 0,1 dos produtos são defeituosos. Quantos produtos n devem ser inspecionados para que um intervalo de confiança de 95% para a proporção tenha margem de erro de no máximo 0,05?

p ≈ 0,1E = 0,0595%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,13102,131

Uma amostra de 16 estudantes tem nota média 103 e desvio-padrão amostral 10. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 100.

μ₀ = 100x̄ = 103s = 10n = 16
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −2,57602,576

Uma amostra de 64 medições tem média 197,4. O desvio-padrão da população é 8. Calcule o limite inferior L do intervalo de confiança a 99 % para a média.

x̄ = 197,4σ = 8n = 6499%
L =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy257361465568675790xy2466080

A tabela dá 6 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 6
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy2104156208211027xy5101020x = 7

A tabela dá 5 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Preveja ŷ para x = 7.

n = 5x = 7
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano13121540rural278540Total40202080

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 × 3
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 9 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: D · O tamanho da amostra aumenta

Porque é esta a resposta

O erro padrão estima o quanto as médias amostrais variam em torno da média da população. Amostras maiores dão estimativas mais precisas.

Resposta

D · O tamanho da amostra aumenta
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Reflete sobre como sua própria formação e seus pressupostos podem moldar a análise

Porque é esta a resposta

A reflexividade reconhece a influência do pesquisador na coleta e na interpretação dos dados e é um critério de qualidade central no trabalho qualitativo.

Resposta

A · Reflete sobre como sua própria formação e seus pressupostos podem moldar a análise
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 12,45

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 = 207/7 = 29,57

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 18,43² + 3,429² + 5,429² + 0,4286² + (−18,57)² + (−13,57)² + 4,429² = 929,7

Desvio-padrão

s = √(929,7/6) = 12,45

Resposta

s = 12,45
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 = 165

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(11, 3) = (11·10·9)/(3·2·1) = 165

Resposta

N = 165
6.Probabilidades

Resposta: σY = 8,047

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.

Dispersão de X

μ = 0,95, Var(X) = 0,6475, σX = 0,8047

Mudança linear

σY = |10|·0,8047 = 8,047

Resposta

σY = 8,047

A média de fato se desloca: E(Y) = 10·0,95 − 3 = 6,5.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,1635

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 = 150 kg, σT = 0,5·√6 = 1,225 kg

Padronizar

z = (148,8 − 150)/1,225 = −0,98

Probabilidades

P = Φ(−0,98) = 0,1635

Resposta

P = 0,1635
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,983

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 = 25,03 − 25 = 0,03 mm, σ = 0,01414 mm

Padronizar

z = (0 − 0,03)/0,01414 = −2,12

Probabilidades

P = 1 − Φ(−2,12) = 0,983

Resposta

P = 0,983
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 12,85

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 = 6, t = 1,943

Margem de erro

E = 1,943·17,5/√7 = 12,85

Resposta

E = 12,85
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 139

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.

Resolver em ordem a n

n = 1,96²·0,1·0,9/0,05² = 138,3

Arredondar para cima

n = 139

Resposta

n = 139
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 1,2

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 = 10/√16 = 10/4 = 2,5

Estatística de teste

t = (103 − 100)/2,5 = 1,2

Resposta

t = 1,2
t0,025; df = 15 = 2,131

|t| < 2.131, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: L = 194,8

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).

Margem de erro

E = 2,576·8/√64 = 2,576

Limite do intervalo

L = 197,4 − 2,576 = 194,8

Resposta

L = 194,8
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,8983

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 = 27/6 = 4,5
ȳ = 416/6 = 69,33

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 105
Syy = Σ(y − ȳ)² = 701,3

Coeficiente de determinação

r² = 105²/(17,5·701,3) = 0,8983

Resposta

r² = 0,8983

Cerca de 89,83% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 20,6

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 = 30/5 = 6
ȳ = 93/5 = 18,6

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 80

Reta de regressão

b = 80/40 = 2
a = 18,6 − 2·6 = 6,6
ŷ = 6,6 + 2·x

Previsão

ŷ = 6,6 + 2·7 = 20,6

Resposta

ŷ = 20,6
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 10,7

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

urbano: 40·40/80 = 20, 40·20/80 = 10, 40·20/80 = 10
rural: 40·40/80 = 20, 40·20/80 = 10, 40·20/80 = 10

Estatística qui-quadrado

χ² = (13 − 20)²/20 + (12 − 10)²/10 + (15 − 10)²/10 + (27 − 20)²/20 + (8 − 10)²/10 + (5 − 10)²/10
χ² = 10,7

Resposta

χ² = 10,7

gl = 2. Para α = 0,05 o valor crítico é 5,991, então H₀ (independência) é rejeitada.

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 14,07

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 = 9 − 1 − 1 = 7

Tabela

χ²crit(df = 7, α = 0,05) = 14,067

Resposta

χ²crit = 14,067

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

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