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 um experimento de campo, o pesquisador:

  1. AApenas observa, sem manipular nada
  2. BManipula a VI em um laboratório
  3. CManipula a VI em um ambiente do mundo real
  4. DAnalisa dados coletados por outros
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Numa regressão múltipla que prevê notas de prova a partir de horas de estudo e de sono, R² = 0,36. O que isso significa?

  1. AAs horas de estudo causam 36% do sucesso na prova
  2. B36% dos estudantes passaram na prova
  3. CA correlação entre os preditores é 0,36
  4. DOs preditores juntos explicam 36% da variância das notas de prova
3.Estatística descritivaMédia
202530354045

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 43, 41, 23, 19, 47, 47.

n = 6
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 acima de 77,5?

μ = 70σ = 5x = 77,5
P =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 5azuis: 9

Um saco tem 5 bolas vermelhas e 9 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

5 / 9
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 8, p = 0,1: P(X = 2) = ?k012345678

Um teste tem 8 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,1, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 2?

n = 8p = 0,1k = 2
P =
7.Distribuição normalMédia
480572P = ?

As durações de baterias seguem uma distribuição normal com média 500 h e desvio-padrão 40 h. Que fração está entre 480 e 572 h? Dê P em forma decimal.

μ = 500σ = 40x1 = 480x2 = 572
P =
8.Distribuição normalDifícil
10 cm0X − Y?

As alturas X dos homens e Y das mulheres de um grupo são independentes e normais: X tem média 180 cm e desvio padrão 10 cm, Y tem média 170 cm e desvio padrão 12 cm. Encontre a probabilidade P de X ser maior que Y. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 180 cm, σX = 10 cmμY = 170 cm, σY = 12 cm
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 8, s = 5LUx̄ = 49,5E = ?99%

Uma amostra de 8 itens tem média 49,5 e desvio-padrão s = 5. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 99% para a média.

n = 8x̄ = 49,5s = 599%t(7) = 3,499
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(14) = 2,1450LU = ?x̄₁ − x̄₂E95%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 10 parcelas, produção média 78 kg, desvio-padrão 9 kg. Grupo de parcelas 2: 6 parcelas, média 68,5 kg, desvio-padrão 9 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 95% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 10x̄₁ = 78s₁ = 9n₂ = 6x̄₂ = 68,5s₂ = 995%t(14) = 2,145
limite superior = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,13102,131

Uma amostra de 16 estudantes tem nota média 104,5 e desvio-padrão amostral 15. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 100.

μ₀ = 100x̄ = 104,5s = 15n = 16
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
−1,961,96z = ?

Em um ensaio, 20 de 80 pacientes com o tratamento A se recuperam, e 78 de 250 pacientes com o tratamento B. Usando a proporção combinada, encontre a estatística de teste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 20n₁ = 80x₂ = 78n₂ = 250
z =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy143248358456565666xy2465060

A tabela dá 6 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 6
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy126227325421517615xy246152025x = 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. É feita uma nova observação (2,5, 21). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(2,5, 21)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
tossesem tosseTotalfumantes3664100não fumantes8535120Total12199220

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 = 2202 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

Um teste qui-quadrado de aderência compara frequências observadas em 6 categorias com proporções esperadas totalmente especificadas (nenhum parâmetro é estimado a partir dos dados). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

k = 6
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Manipula a VI em um ambiente do mundo real

Porque é esta a resposta

Os experimentos de campo, como situações de ajuda encenadas na rua, aumentam a validade ecológica, mas dão menos controle sobre variáveis estranhas e levantam questões de consentimento.

Resposta

C · Manipula a VI em um ambiente do mundo real
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Os preditores juntos explicam 36% da variância das notas de prova

Porque é esta a resposta

O R² mostra quanto da variabilidade do desfecho é explicado por todos os preditores juntos. Ele não estabelece causalidade.

Resposta

D · Os preditores juntos explicam 36% da variância das notas de prova
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 12,42

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 = 220/6 = 36,67

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 6,333² + 4,333² + (−13,67)² + (−17,67)² + 10,33² + 10,33² = 771,3

Desvio-padrão

s = √(771,3/5) = 12,42

Resposta

s = 12,42
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,06681

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 = 1,5

Tabela da normal padrão

Φ(1,5) = 0,9332
P = 1 − 0,9332 = 0,06681

Resposta

P = 0,06681
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,1099

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 = 5/14 · 4/13 = 20/182 = 0,1099

Resposta

P = 0,1099
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,1488

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) = 28·0,12·0,96 = 28·0,01·0,5314 = 0,1488

Resposta

P = 0,1488
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,6555

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.

Pontuações z

z₁ = (480 − 500)/40 = −0,5
z₂ = (572 − 500)/40 = 1,8

Área entre os valores

P = Φ(1,8) − Φ(−0,5) = 0,9641 − 0,3085 = 0,6555

Resposta

P = 0,6555
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,7389

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 = 180 − 170 = 10 cm, σ = 15,62 cm

Padronizar

z = (0 − 10)/15,62 = −0,64

Probabilidades

P = 1 − Φ(−0,64) = 0,7389

Resposta

P = 0,7389
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 6,185

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 = 7, t = 3,499

Margem de erro

E = 3,499·5/√8 = 6,185

Resposta

E = 6,185
10.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 19,47 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 = (9·9² + 5·9²)/14 = 81
sp = 9

Margem de erro

E = 2,145·9·√(1/10 + 1/6) = 9,969

Intervalo

9,5 ± 9,969 → [−0,4691, 19,47]

Resposta

limite superior = 19,47 kg
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 = 15/√16 = 15/4 = 3,75

Estatística de teste

t = (104,5 − 100)/3,75 = 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: z = −1,056

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.

Proporções amostrais

p̂₁ = 20/80 = 0,25
p̂₂ = 78/250 = 0,312
p̂ = 98/330 = 0,297

Erro-padrão sob H₀

SE = √(0,297·0,703·(1/80 + 1/250)) = 0,05869

Estatística de teste

z = (0,25 − 0,312)/0,05869 = −1,056

Resposta

z = −1,056

|z| < 1,96, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9588

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 = 336/6 = 56

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 82
Syy = Σ(y − ȳ)² = 418

Coeficiente de correlação

r = 82/√(17,5·418) = 0,9588

Resposta

r = 0,9588
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −3,376

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 = 131/6 = 21,83

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −44,5

Reta de regressão

b = −44,5/17,5 = −2,543
a = 21,83 − (−2,543)·3,5 = 30,73
ŷ = 30,73 − 2,543·x

Valor previsto

ŷ = 30,73 + (−2,543)·2,5 = 24,38

Resíduo

e = 21 − 24,38 = −3,376

Resposta

e = −3,376

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 26,74

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

fumantes: 100·121/220 = 55, 100·99/220 = 45
não fumantes: 120·121/220 = 66, 120·99/220 = 54

Estatística qui-quadrado

χ² = (36 − 55)²/55 + (64 − 45)²/45 + (85 − 66)²/66 + (35 − 54)²/54
χ² = 26,74

Resposta

χ² = 26,74

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 5

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 = 6 − 1 = 5

Resposta

df = 5

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