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. ANão rejeita uma hipótese nula falsa
  2. BRejeita uma hipótese nula que na verdade é verdadeira
  3. CColeta dados demais
  4. DUsa o teste estatístico errado
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Nos estudos de obediência de Milgram, os participantes acreditavam estar aplicando choques elétricos reais. Que questão ética é levantada mais diretamente, e como ela foi parcialmente tratada?

  1. AEngano e possível sofrimento, tratados com um debriefing completo
  2. BFalta de confidencialidade, tratada com a publicação dos nomes
  3. CFalta de grupo de controle, tratada com a alocação aleatória dos participantes às condições
  4. DUso de crianças, tratado com o consentimento dos pais
3.Estatística descritivaMédia
2025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 45, 20, 56, 43, 50.

n = 5
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 75. Que proporção P dos valores está acima de 410?

μ = 500σ = 75x = 410
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,3510,2520,0530,35μ = 1,4

Para a distribuição mostrada, encontre a variância Var(X) de X.

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,35, 0,25, 0,05, 0,35
Var(X) =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 6, p = 0,2: P(X ≤ 1) = ?k0123456

Testam-se 6 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,2, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 6p = 0,2
P =
7.Distribuição normalMédia
26,344,3P = ?

As durações de entregas seguem uma distribuição normal com média 32 min e desvio-padrão 6 min. Que fração está entre 26,3 e 44,3 min? Dê P em forma decimal.

μ = 32σ = 6x1 = 26,3x2 = 44,3
P =
8.Distribuição normalDifícil
157164171178185192199cmtopo 5%

Os alturas de homens adultos têm distribuição normal com média 178 cm e desvio padrão 7 cm. Arraste o ponto de corte para que os 5% superiores sombreados fiquem à direita dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 178 cmσ = 7 cm5%
x = cm
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 11, s = 11LUx̄ = 57E = ?95%

Uma amostra de 11 itens tem média 57 e desvio-padrão s = 11. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 95% para a média.

n = 11x̄ = 57s = 1195%t(10) = 2,228
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 37, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,595%

O desvio-padrão da população é 37. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 95% para a média tenha margem de erro de no máximo 0,5?

σ = 37E = 0,595%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,13102,131

Uma amostra de 16 estudantes tem nota média 68,8 e desvio-padrão amostral 8. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 75.

μ₀ = 75x̄ = 68,8s = 8n = 16
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,64501,645

Uma amostra de 25 medições tem média 126,7. O desvio-padrão da população é 12. Calcule o limite inferior L do intervalo de confiança a 90 % para a média.

x̄ = 126,7σ = 12n = 2590%
L =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy18932111224131271513015833175xy202530100150

A tabela dá 6 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 6
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy243351458560671770xy246506070x = 4,5

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. Preveja ŷ para x = 4,5.

n = 6x = 4,5
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano23192668rural293241102Total525167170

A tabela de contingência mostra frequências observadas. Para um teste qui-quadrado de independência, encontre a frequência esperada E para a célula “urbano, alto”.

total da linha = 68total da coluna = 67N = 170
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil
aprovadoreprovadoTotal18–30 anos316910031–50 anos16648051+ anos314980Total78182260dfα = 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 · 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

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

Resposta: A · Engano e possível sofrimento, tratados com um debriefing completo

Porque é esta a resposta

Os participantes foram enganados sobre os choques e muitos mostraram grande estresse. Milgram fez o debriefing dos participantes, que encontraram o "aprendiz"; um acompanhamento mostrou que a maioria ficou contente de ter participado, mas a ética continua em debate.

Resposta

A · Engano e possível sofrimento, tratados com um debriefing completo
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 13,7

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 = 214/5 = 42,8

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 2,2² + (−22,8)² + 13,2² + 0,2² + 7,2² = 750,8

Desvio-padrão

s = √(750,8/4) = 13,7

Resposta

s = 13,7
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,8849

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 = −1,2

Tabela da normal padrão

Φ(−1,2) = 0,1151
P = 1 − 0,1151 = 0,8849

Resposta

P = 0,8849
5.Probabilidades

Resposta: Var(X) = 1,64

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 = 0·0,35 + 1·0,25 + 2·0,05 + 3·0,35 = 1,4

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,35 + 1·0,25 + 4·0,05 + 9·0,35 = 3,6

Variância

Var(X) = 3,6 − 1,4² = 1,64

Resposta

Var(X) = 1,64
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,6554

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.

Zero e uma avaria

P(X = 0) = 0,86 = 0,2621
P(X = 1) = 6·0,2·0,85 = 0,3932

Some

P = 0,2621 + 0,3932 = 0,6554

Resposta

P = 0,6554
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8088

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 = (26,3 − 32)/6 = −0,95
z₂ = (44,3 − 32)/6 = 2,05

Área entre os valores

P = Φ(2,05) − Φ(−0,95) = 0,9798 − 0,1711 = 0,8088

Resposta

P = 0,8088
8.Distribuição normal

Resposta: x = 189,5 cm

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

Φ(z) = 0,95

z da tabela

z ≈ 1,64

De volta às unidades originais

x = 178 + 1,64·7 = 189,5 cm

Resposta

x = 189,5 cm
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 7,389

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 = 10, t = 2,228

Margem de erro

E = 2,228·11/√11 = 7,389

Resposta

E = 7,389
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 21037

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.

Resolver em ordem a n

n = (1,96·37/0,5)² = 21037

Arredondar para cima

O tamanho da amostra é um número inteiro, e arredondar para baixo deixaria a margem grande demais.

n = 21037

Resposta

n = 21037
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −3,1

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).

Erro-padrão

SE = 8/√16 = 8/4 = 2

Estatística de teste

t = (68,8 − 75)/2 = −3,1

Resposta

t = −3,1
t0,025; df = 15 = 2,131

|t| > 2,131, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: L = 122,8

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 = 1,645·12/√25 = 3,948

Limite do intervalo

L = 126,7 − 3,948 = 122,8

Resposta

L = 122,8
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9927

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 = 153/6 = 25,5
ȳ = 820/6 = 136,7

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 852
Syy = Σ(y − ȳ)² = 4677

Coeficiente de correlação

r = 852/√(157,5·4677) = 0,9927

Resposta

r = 0,9927
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 58,83

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 = 353/6 = 58,83

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 98,5

Reta de regressão

b = 98,5/17,5 = 5,629
a = 58,83 − 5,629·4,5 = 33,5
ŷ = 33,5 + 5,629·x

Previsão

ŷ = 33,5 + 5,629·4,5 = 58,83

Resposta

ŷ = 58,83
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 26,8

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.

Frequência esperada

E = 68·67/170 = 26,8

Resposta

E = 26,8
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 6,774

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: 30, 70
31–50 anos: 24, 56
51+ anos: 24, 56

Estatística qui-quadrado

χ² = (31 − 30)²/30 + (69 − 70)²/70 + (16 − 24)²/24 + (64 − 56)²/56 + (31 − 24)²/24 + (49 − 56)²/56
χ² = 6,774

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
6,774 < 9,210

Resposta

χ² = 6,774

χ² está abaixo do valor crítico, então H₀ não é rejeitada: não há evidência significativa de relação.

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