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

Por que as categorias de comportamento de uma observação são operacionalizadas antes da coleta de dados?

  1. APara que a hipótese possa ser mudada depois de ver os dados
  2. BPara que os observadores registrem os mesmos comportamentos de forma consistente, melhorando a confiabilidade
  3. CPara que os participantes saibam exatamente o que está sendo registrado
  4. DPara que a observação se torne um experimento
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. ACorrelacionar as notas com o quanto os estudantes gostam do professor
  2. BComparar turmas emparelhadas medidas antes e depois, com um grupo de comparação
  3. CMedir só a turma que usa o novo método, depois do ensino
  4. DPerguntar aos estudantes se acham que o método funcionou
3.Estatística descritivaMédia
20253035404550

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 18, 18, 32, 37, 39, 16, 54.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 70 e desvio-padrão 12. Que proporção P dos valores está acima de 64?

μ = 70σ = 12x = 64
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)10,2520,230,2540,3μ = 2,6

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

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,25, 0,2, 0,25, 0,3
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 5, p = 0,5: P(X = 2) = ?k012345

Um teste tem 5 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,5, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 2?

n = 5p = 0,5k = 2
P =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada à direita de z = 0,9738

Arraste z para que a área sombreada sob a curva normal padrão, à direita de z, seja 0,9738. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,9738
z =
8.Distribuição normalDifícil
10 g0X − Y?

A massa X de um produto da linha 1 e Y da linha 2 são independentes e normais: X tem média 500 g e desvio padrão 8 g, Y tem média 490 g e desvio padrão 6 g. Encontre a probabilidade P de X ser maior que Y. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 500 g, σX = 8 gμY = 490 g, σY = 6 g
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 80 celulares, média 147,5 h, desvio-padrão conhecido 14 h. Modelo 2: 50 celulares, média 162 h, desvio-padrão conhecido 3 h. Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 90% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 80x̄₁ = 147,5 hσ₁ = 14 hn₂ = 50x̄₂ = 162 hσ₂ = 3 h90%
E = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
n = 30σ = ?Us = 8,395%

Os diâmetros de 30 eixos usinados têm desvio-padrão amostral de 8,3 µm. Supondo que os diâmetros tenham distribuição normal, encontre o limite inferior σ do intervalo de confiança de 95% para o desvio-padrão populacional. Com gl = 29, 2,5% da distribuição χ² fica abaixo de 16,047 e 2,5% fica acima de 45,722.

n = 30s = 8,3 µmχ² = 16,047, 45,722
σ = µm
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −1,99801,998

Uma amostra de 64 estudantes tem nota média 69,19 e desvio-padrão amostral 15. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 75.

μ₀ = 75x̄ = 69,19s = 15n = 64
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 3. Na realidade a média é 501,6. Encontre o poder 1 − β do teste em porcentagem.

μ₀ = 500μ = 501,6σ = 3n = 36α = 0,05
1 − β = %
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy145352560768974xy5506070

A tabela dá 5 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 = 5Σx = 25Σy = 299Σx² = 165Σy² = 18429Σxy = 1643
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy354464564672781884xy468607080x = 7,5

A tabela dá 6 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (7,5, 84). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(7,5, 84)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno26351980turno noturno192853100Total456372180

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 = 1802 × 3
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil
aprovadoreprovadoTotal18–30 anos683210031–50 anos47136051+ anos937100Total20852260dfα = 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 = 2603 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Para que os observadores registrem os mesmos comportamentos de forma consistente, melhorando a confiabilidade

Porque é esta a resposta

Categorias claras e observáveis (por exemplo, "bate com a mão aberta") reduzem o julgamento subjetivo e aumentam a confiabilidade entre observadores.

Resposta

B · Para que os observadores registrem os mesmos comportamentos de forma consistente, melhorando a confiabilidade
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 = 14,09

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 = 214/7 = 30,57

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−12,57)² + (−12,57)² + 1,429² + 6,429² + 8,429² + (−14,57)² + 23,43² = 1192

Desvio-padrão

s = √(1192/6) = 14,09

Resposta

s = 14,09
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,6915

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 = −0,5

Tabela da normal padrão

Φ(−0,5) = 0,3085
P = 1 − 0,3085 = 0,6915

Resposta

P = 0,6915
5.Probabilidades

Resposta: σ = 1,158

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 = 1·0,25 + 2·0,2 + 3·0,25 + 4·0,3 = 2,6

Média dos quadrados

E(X²) = 1·0,25 + 4·0,2 + 9·0,25 + 16·0,3 = 8,1

Variância

Var(X) = 8,1 − 2,6² = 1,34
σ = √1,34 = 1,158

Resposta

σ = 1,158
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,3125

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 = 2) = 10·0,52·0,53 = 10·0,25·0,125 = 0,3125

Resposta

P = 0,3125
7.Distribuição normal

Resposta: z = −1,94

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 − 0,9738 = 0,0262

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,0262 dentro da tabela e leia z.

z = −1,94

Resposta

z = −1,94
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8413

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 = 500 − 490 = 10 g, σ = 10 g

Padronizar

z = (0 − 10)/10 = −1

Probabilidades

P = 1 − Φ(−1) = 0,8413

Resposta

P = 0,8413
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 2,668 h

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.

Estimativa pontual

x̄₁ − x̄₂ = 147,5 − 162 = −14,5

Erro-padrão

SE = √(14²/80 + 3²/50) = 1,622

Margem de erro

E = 1,645·1,622 = 2,668

Resposta

E = 2,668 h

O intervalo não contém 0, então as médias diferem significativamente.

10.Intervalos de confiança

Resposta: σ = 6,61 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 = 29·8,3² = 1998

Limites para σ²

1998/45,722 = 43,69
1998/16,047 = 124,5

Limite para σ

σ = √43,69 = 6,61 µm

Resposta

σ = 6,61 µm

Intervalo de 95% para σ: [6,61, 11,16] µm.

11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −3,099

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 = 15/√64 = 15/8 = 1,875

Estatística de teste

t = (69,19 − 75)/1,875 = −3,099

Resposta

t = −3,099
t0,025; df = 63 = 1,998

|t| > 1,998, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: 1 − β = 94 %

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 = 3/√36 = 0,5
x̄c = 500 + 1,645·0,5 = 500,8

z sob a média verdadeira

z = (500,8 − 501,6)/0,5 = −1,555

Potência

poder = P(Z > −1,555) = 94%
1 − β = 94%

Resposta

1 − β = 94%
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9989

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 = 1643 − 25·299/5 = 148
Sxx = 165 − 25²/5 = 40
Syy = 18429 − 299²/5 = 548,8

Coeficiente de correlação

r = 148/√(40·548,8) = 0,9989

Resposta

r = 0,9989
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 2,224

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 = 33/6 = 5,5
ȳ = 419/6 = 69,83

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 104,5

Reta de regressão

b = 104,5/17,5 = 5,971
a = 69,83 − 5,971·5,5 = 36,99
ŷ = 36,99 + 5,971·x

Valor previsto

ŷ = 36,99 + 5,971·7,5 = 81,78

Resíduo

e = 84 − 81,78 = 2,224

Resposta

e = 2,224

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 15,9

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

turno diurno: 80·45/180 = 20, 80·63/180 = 28, 80·72/180 = 32
turno noturno: 100·45/180 = 25, 100·63/180 = 35, 100·72/180 = 40

Estatística qui-quadrado

χ² = (26 − 20)²/20 + (35 − 28)²/28 + (19 − 32)²/32 + (19 − 25)²/25 + (28 − 35)²/35 + (53 − 40)²/40
χ² = 15,9

Resposta

χ² = 15,9

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 19,67

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: 80, 20
31–50 anos: 48, 12
51+ anos: 80, 20

Estatística qui-quadrado

χ² = (68 − 80)²/80 + (32 − 20)²/20 + (47 − 48)²/48 + (13 − 12)²/12 + (93 − 80)²/80 + (7 − 20)²/20
χ² = 19,67

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
19,67 > 9,210

Resposta

χ² = 19,67

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

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