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 erro do tipo I ocorre quando um pesquisador:

  1. AUsa o teste estatístico errado
  2. BColeta dados demais
  3. CRejeita uma hipótese nula que na verdade é verdadeira
  4. DNão rejeita uma hipótese nula falsa
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador usa questionário, entrevistas e observação para estudar o estresse no trabalho, e os resultados concordam. Como se chama essa abordagem?

  1. ATriangulação
  2. BReplicação
  3. CContrabalanceamento
  4. DEstratificação
3.Estatística descritivaMédia
15202530354045

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 13, 17, 49, 23, 20, 36.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 25. Que proporção P dos valores está acima de 480?

μ = 500σ = 25x = 480
P =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 3azuis: 6

Um saco tem 3 bolas vermelhas e 6 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

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

Um teste tem 12 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,4, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 3?

n = 12p = 0,4k = 3
P =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z e z = 0,7850

Arraste z para que a área sombreada entre −z e z sob a curva normal padrão seja 0,7850. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,7850
z =
8.Distribuição normalDifícil
0,04 mm0D − d?

Os diâmetros D dos furos são normais com média 25,04 mm e desvio padrão 0,02 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 = 25,04 mm, σ = 0,02 mmeixo: μ = 25 mm, σ = 0,01 mm
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 20, s = 4LU = ?x̄ = 26E90%

Uma amostra de 20 itens tem média 26 e desvio-padrão s = 4. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite superior do intervalo de confiança de 90% para a média.

n = 20x̄ = 26s = 490%t(19) = 1,729
limite superior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(12) = 2,1790LU = ?x̄₁ − x̄₂E95%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 5 parcelas, produção média 76,5 kg, desvio-padrão 5 kg. Grupo de parcelas 2: 9 parcelas, média 79,5 kg, desvio-padrão 3,5 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 95% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 5x̄₁ = 76,5s₁ = 5n₂ = 9x̄₂ = 79,5s₂ = 3,595%t(12) = 2,179
limite superior = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,0932,093t = ?df = 19

Dois métodos de ensino são comparados. Grupo 1: 8 alunos, nota média 108, desvio-padrão 7. Grupo 2: 13 alunos, nota média 101, desvio-padrão 9,5. Suponha variâncias populacionais iguais e use o teste t de duas amostras com variância combinada. Encontre a estatística de teste t para H₀: μ₁ = μ₂, tomando a diferença como x̄₁ − x̄₂ (grupo 1 menos grupo 2).

n₁ = 8x̄₁ = 108s₁ = 7n₂ = 13x̄₂ = 101s₂ = 9,5
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −2,57602,576

Uma amostra de 16 medições tem média 120,5. O desvio-padrão da população é 10. Calcule o limite inferior L do intervalo de confiança a 99 % para a média.

x̄ = 120,5σ = 10n = 1699%
L =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy147917100201052313126140xy15202580100120140

A tabela dá 5 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 5Σx = 100Σy = 555Σx² = 2090Σy² = 64027Σxy = 11559
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy343452555660762865xy4685060ŷ = 48

A tabela dá 6 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 = 48?

n = 6ŷ = 48
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
simnãoTotalhomens4159100mulheres2971100Total70130200

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 = 2002 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

Um teste qui-quadrado de aderência compara frequências observadas em 7 categorias com proporções esperadas totalmente especificadas (nenhum parâmetro é estimado a partir dos dados). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

k = 7
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Rejeita uma hipótese nula que na verdade é verdadeira

Porque é esta a resposta

Um erro do tipo I afirma um efeito que não existe. Sua probabilidade é igual ao nível de significância (geralmente 0,05). Um erro do tipo II deixa passar um efeito real.

Resposta

C · Rejeita uma hipótese nula que na verdade é verdadeira
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Triangulação

Porque é esta a resposta

A triangulação usa vários métodos, fontes ou pesquisadores. A concordância entre eles aumenta a confiança na validade dos resultados.

Resposta

A · Triangulação
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 13,59

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 = 158/6 = 26,33

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−13,33)² + (−9,333)² + 22,67² + (−3,333)² + (−6,333)² + 9,667² = 923,3

Desvio-padrão

s = √(923,3/5) = 13,59

Resposta

s = 13,59
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,7881

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 = −0,8

Tabela da normal padrão

Φ(−0,8) = 0,2119
P = 1 − 0,2119 = 0,7881

Resposta

P = 0,7881
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,08333

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 = 3/9 · 2/8 = 6/72 = 0,08333

Resposta

P = 0,08333
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,1419

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) = 220·0,43·0,69 = 220·0,064·0,01008 = 0,1419

Resposta

P = 0,1419
7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,24

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 + 0,7850)/2 = 0,8925

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,8925 dentro da tabela e leia z.

z = 1,24

Resposta

z = 1,24
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,9633

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 = 25,04 − 25 = 0,04 mm, σ = 0,02236 mm

Padronizar

z = (0 − 0,04)/0,02236 = −1,79

Probabilidades

P = 1 − Φ(−1,79) = 0,9633

Resposta

P = 0,9633
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 27,55

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 = 1,729

Margem de erro

E = 1,729·4/√20 = 1,546

Intervalo

26 ± 1,546 → [24,45, 27,55]

Resposta

limite superior = 27,55
10.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 1,937 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 = (4·5² + 8·3,5²)/12 = 16,5
sp = 4,062

Margem de erro

E = 2,179·4,062·√(1/5 + 1/9) = 4,937

Intervalo

−3 ± 4,937 → [−7,937, 1,937]

Resposta

limite superior = 1,937 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 1,798

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.

Variância combinada

sp² = (7·7² + 12·9,5²)/19 = 75,05
sp = 8,663

Erro-padrão

SE = 8,663·√(1/8 + 1/13) = 3,893

Estatística de teste

t = (108 − 101)/3,893 = 1,798

Resposta

t = 1,798

Com gl = 19, o valor crítico bilateral a 5% é 2,093; |t| é menor, então H₀ não é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: L = 114,1

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/√16 = 6,44

Limite do intervalo

L = 120,5 − 6,44 = 114,1

Resposta

L = 114,1
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9831

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 = 11559 − 100·555/5 = 459
Sxx = 2090 − 100²/5 = 90
Syy = 64027 − 555²/5 = 2422

Coeficiente de correlação

r = 459/√(90·2422) = 0,9831

Resposta

r = 0,9831
14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 3,529

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 = 337/6 = 56,17

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 72,5

Reta de regressão

b = 72,5/17,5 = 4,143
a = 56,17 − 4,143·5,5 = 33,38
ŷ = 33,38 + 4,143·x

Resolver para x

x = (48 − 33,38)/4,143 = 3,529

Resposta

x = 3,529
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 3,165

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

homens: 100·70/200 = 35, 100·130/200 = 65
mulheres: 100·70/200 = 35, 100·130/200 = 65

Estatística qui-quadrado

χ² = (41 − 35)²/35 + (59 − 65)²/65 + (29 − 35)²/35 + (71 − 65)²/65
χ² = 3,165

Resposta

χ² = 3,165

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 6

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 = 7 − 1 = 6

Resposta

df = 6

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