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 pesquisador envia um questionário a todos os estudantes e depois pede aos respondentes que recrutem amigos que também usam um raro aplicativo de sono. Que método de amostragem é usado na segunda etapa?

  1. AAmostragem estratificada
  2. BAmostragem bola de neve
  3. CAmostragem sistemática
  4. DAmostragem aleatória
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador quer testar se um novo método de ensino causa notas melhores, mas não pode distribuir os estudantes aleatoriamente. Qual desenho dá a evidência causal mais forte nessa situação?

  1. AMedir só a turma que usa o novo método, depois do ensino
  2. BComparar turmas emparelhadas medidas antes e depois, com um grupo de comparação
  3. CCorrelacionar as notas com o quanto os estudantes gostam do professor
  4. DPerguntar aos estudantes se acham que o método funcionou
3.Estatística descritivaMédia
1012141618202224262830

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 28, 12, 10, 17, 17, 30, 29.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 100. Calcule a pontuação z z de uma nota de 380.

μ = 500σ = 100x = 380
z =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 4azuis: 4

Um saco tem 4 bolas vermelhas e 4 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

4 / 4
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 12, p = 0,7: P(X = 3) = ?k0123456789101112

Um teste tem 12 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,7, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 3?

n = 12p = 0,7k = 3
P =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada à direita de z = 0,0146

Arraste z para que a área sombreada sob a curva normal padrão, à direita de z, seja 0,0146. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,0146
z =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 65x = ?90%

As notas de prova seguem uma distribuição normal com média 65 pontos e desvio-padrão 10 pontos. Calcule o valor x abaixo do qual estão 90% delas (o percentil 90).

μ = 65σ = 10P = 90%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 15, sd​ = 2,40LUd̄ = 9,2E = ?99%

A pressão arterial de 15 pacientes é medida antes e depois de um tratamento. As diferenças d = antes − depois (mmHg) têm média 9,2 e desvio-padrão 2,4. Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 99% para a diferença média.

n = 15d̄ = 9,2sd = 2,499%t(14) = 2,977
E = mmHg
10.Intervalos de confiançaDifícil
p ≈ 0,4, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0390%

Um estudo piloto sugere que cerca de 0,4 dos produtos são defeituosos. Quantos produtos n devem ser inspecionados para que um intervalo de confiança de 90% para a proporção tenha margem de erro de no máximo 0,03?

p ≈ 0,4E = 0,0390%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,1792,179t = ?df = 12

13 funcionários fazem um teste de digitação antes e depois de um curso de treinamento. Para cada pessoa é registrada a diferença d = depois − antes (palavras por minuto). A diferença média é 1,98 e o desvio-padrão das diferenças é 6,5. Encontre a estatística do teste pareado t para H₀: μd = 0.

n = 13d̄ = 1,98sd = 6,5
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
μ₀x̄c

Um teste z unilateral de H₀: μ = 500 contra H₁: μ < 500 é feito com α = 0.05 e uma amostra de 36; o desvio-padrão é conhecido e vale 18. Na realidade a média é 493.1. Encontre o poder 1 − β do teste em porcentagem.

μ₀ = 500μ = 493,1σ = 18n = 36α = 0,05
1 − β = %
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy3575747809851195xy5106080

A tabela dá 5 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy21446118131015xy510051015ŷ = 11

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. Para que valor x a reta prevê ŷ = 11?

n = 5ŷ = 11
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes692540funcionários18273580Total243660120

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 = 1202 × 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

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 2 linhas e 5 colunas (sem contar os totais). Usando a tabela, encontre o valor crítico χ²crit ao nível de significância α = 0,01.

α = 0,01
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Amostragem bola de neve

Porque é esta a resposta

A amostragem bola de neve é útil para grupos de difícil acesso, mas a amostra tende a compartilhar características e não é representativa.

Resposta

B · Amostragem bola de neve
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Comparar turmas emparelhadas medidas antes e depois, com um grupo de comparação

Porque é esta a resposta

Um desenho pré-teste/pós-teste com grupos não equivalentes controla as diferenças iniciais e a mudança ao longo do tempo, embora seja mais fraco que um experimento randomizado.

Resposta

B · Comparar turmas emparelhadas medidas antes e depois, com um grupo de comparação
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 8,423

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 = 143/7 = 20,43

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 7,571² + (−8,429)² + (−10,43)² + (−3,429)² + (−3,429)² + 9,571² + 8,571² = 425,7

Desvio-padrão

s = √(425,7/6) = 8,423

Resposta

s = 8,423
4.Estatística descritiva

Resposta: z = −1,2

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 = (380 − 500)/100 = −1,2

Resposta

z = −1,2
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,2143

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.

Primeira e segunda tiragem

P = 4/8 · 3/7 = 12/56 = 0,2143

Resposta

P = 0,2143
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,001485

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 = 3) = 220·0,73·0,39 = 220·0,343·1,968 × 10⁻⁵ = 0,001485

Resposta

P = 0,001485
7.Distribuição normal

Resposta: z = 2,18

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 − 0,0146 = 0,9854

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,9854 dentro da tabela e leia z.

z = 2,18

Resposta

z = 2,18
8.Distribuição normal

Resposta: x = 77,82 pontos

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) = 0,9 → z = 1,282

De volta a x

x = 65 + 1,282·10 = 77,82 pontos

Resposta

x = 77,82 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 1,845 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 = 14, t = 2,977

Margem de erro

E = 2,977·2,4/√15 = 1,845

Resposta

E = 1,845 mmHg
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 722

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 = 1,645²·0,4·0,6/0,03² = 721,6

Arredondar para cima

n = 722

Resposta

n = 722
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 1,098

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

Erro-padrão da diferença média

SE = 6,5/√13 = 1,803

Estatística de teste

t = 1,98/1,803 = 1,098

Resposta

t = 1,098

Com gl = 12, o valor crítico bilateral a 5% é 2,179; |t| é menor, então H₀ não é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: 1 − β = 74,38 %

Poder de um teste: poder = 1 − β é a probabilidade de rejeitar H₀ quando ela é falsa. Encontre o limite x̄c a partir de μ₀ e z_α, depois calcule a probabilidade de cair além de x̄c usando a média verdadeira: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

Média amostral crítica

SE = 18/√36 = 3
x̄c = 500 − 1,645·3 = 495,1

z sob a média verdadeira

z = (495,1 − 493,1)/3 = 0,655

Potência

poder = P(Z < 0.655) = 74.38%
1 − β = 74,38%

Resposta

1 − β = 74,38%
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9734

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 = 35/5 = 7
ȳ = 391/5 = 78,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 174
Syy = Σ(y − ȳ)² = 798,8

Coeficiente de correlação

r = 174/√(40·798,8) = 0,9734

Resposta

r = 0,9734
14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 7,189

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 = 44/5 = 8,8

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 74

Reta de regressão

b = 74/40 = 1,85
a = 8,8 − 1,85·6 = −2,3
ŷ = −2,3 + 1,85·x

Resolver para x

x = (11 − (−2,3))/1,85 = 7,189

Resposta

x = 7,189
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 3,75

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

estudantes: 40·24/120 = 8, 40·36/120 = 12, 40·60/120 = 20
funcionários: 80·24/120 = 16, 80·36/120 = 24, 80·60/120 = 40

Estatística qui-quadrado

χ² = (6 − 8)²/8 + (9 − 12)²/12 + (25 − 20)²/20 + (18 − 16)²/16 + (27 − 24)²/24 + (35 − 40)²/40
χ² = 3,75

Resposta

χ² = 3,75

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 13,28

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 = (2 − 1)·(5 − 1) = 4

Tabela

χ²crit(df = 4, α = 0,01) = 13,277

Resposta

χ²crit = 13,277

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

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