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

Que tipo de dado é coletado com uma pergunta aberta numa entrevista?

  1. AApenas dados quantitativos nominais
  2. BDados qualitativos
  3. CDados de razão
  4. DDados intervalares
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. AComparar turmas emparelhadas medidas antes e depois, com um grupo de comparação
  2. BMedir só a turma que usa o novo método, depois do ensino
  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
152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 37, 57, 29, 15, 51, 26, 45.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 60 e desvio-padrão 20. Que proporção P dos valores está acima de 100?

μ = 60σ = 20x = 100
P =
5.ProbabilidadesMédia
P(pelo menos um seis) = ??1?2?3P(seis) = 1/6 em cada lançamento

Lança-se um dado equilibrado 3 vezes. Qual é a probabilidade P de sair pelo menos um seis?

n = 3
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 7, p = 0,2: P(X ≤ 1) = ?k01234567

Testam-se 7 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,2, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 7p = 0,2
P =
7.Distribuição normalMédia
105 s99,9 sX + Y?

X é normal com média 60 s e desvio padrão 5 s; Y é independente e normal com média 45 s e desvio padrão 4 s. Encontre a probabilidade P de X + Y ser maior que 99,9 s. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 60, σX = 5μY = 45, σY = 4X + Y > 99,9 s
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 100x = ?20%

As pontuações de QI seguem uma distribuição normal com média 100 pontos e desvio-padrão 15 pontos. Calcule o valor x abaixo do qual estão 20% delas (o percentil 20).

μ = 100σ = 15P = 20%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 20, s = 11,5L = ?Ux̄ = 88E90%

Uma amostra de 20 itens tem média 88 e desvio-padrão s = 11,5. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite inferior do intervalo de confiança de 90% para a média.

n = 20x̄ = 88s = 11,590%t(19) = 1,729
limite inferior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
n = 10Lσ = ?s = 8,895%

Os diâmetros de 10 eixos usinados têm desvio-padrão amostral de 8,8 µm. Supondo que os diâmetros tenham distribuição normal, encontre o limite superior σ do intervalo de confiança de 95% para o desvio-padrão populacional. Com gl = 9, 2,5% da distribuição χ² fica abaixo de 2,7 e 2,5% fica acima de 19,023.

n = 10s = 8,8 µmχ² = 2,7, 19,023
σ = µm
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,0932,093t = ?df = 19

Dois métodos de ensino são comparados. Grupo 1: 13 alunos, nota média 84,5, desvio-padrão 4. Grupo 2: 8 alunos, nota média 81,9, desvio-padrão 9. 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 = 13x̄₁ = 84,5s₁ = 4n₂ = 8x̄₂ = 81,9s₂ = 9
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
−1,961,96z = ?

Em um ensaio, 36 de 120 pacientes com o tratamento A se recuperam, e 38 de 150 pacientes com o tratamento B. Usando a proporção combinada, encontre a estatística de teste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 36n₁ = 120x₂ = 38n₂ = 150
z =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy243350447557651xy246455055

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
xy2941662683010421250xy5102040x = 3

A tabela dá 6 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Preveja ŷ para x = 3.

n = 6x = 3
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
melhorounão melhorouTotalnovo medicamento3466100placebo221840Total5684140

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 = 1402 × 2
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

Um teste qui-quadrado de aderência compara frequências observadas em 8 categorias com proporções esperadas totalmente especificadas (nenhum parâmetro é estimado a partir dos dados). Usando a tabela, encontre o valor crítico χ²crit ao nível de significância α = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Dados qualitativos

Porque é esta a resposta

Perguntas abertas produzem dados qualitativos ricos, mais difíceis de analisar estatisticamente do que respostas a perguntas fechadas.

Resposta

B · Dados qualitativos
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · 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

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

Resposta: s = 14,88

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 = 260/7 = 37,14

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−0,1429)² + 19,86² + (−8,143)² + (−22,14)² + 13,86² + (−11,14)² + 7,857² = 1329

Desvio-padrão

s = √(1329/6) = 14,88

Resposta

s = 14,88
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,02275

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 = 2

Tabela da normal padrão

Φ(2) = 0,9772
P = 1 − 0,9772 = 0,02275

Resposta

P = 0,02275
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,4213

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.

Complementar

P(nenhum seis) = (5/6)3 = 0,5787
P = 1 − 0,5787 = 0,4213

Resposta

P = 0,4213
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,5767

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) = 0,87 = 0,2097
P(X = 1) = 7·0,2·0,86 = 0,367

Some

P = 0,2097 + 0,367 = 0,5767

Resposta

P = 0,5767
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,7881

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 soma

μ = 105 s, σ = √(5² + 4²) = 6,403 s

Padronizar

z = (99,9 − 105)/6,403 = −0,8

Cauda superior

P = 1 − Φ(−0,8) = 1 − 0,2119 = 0,7881

Resposta

P = 0,7881
8.Distribuição normal

Resposta: x = 87,38 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) = 0,2 → z = −0,8416

De volta a x

x = 100 + −0,8416·15 = 87,38 pontos

Resposta

x = 87,38 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 83,55

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 = 1,729·11,5/√20 = 4,446

Intervalo

88 ± 4,446 → [83,55, 92,45]

Resposta

limite inferior = 83,55
10.Intervalos de confiança

Resposta: σ = 16,07 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 = 9·8,8² = 697

Limites para σ²

697/19,023 = 36,64
697/2,7 = 258,1

Limite para σ

σ = √258,1 = 16,07 µm

Resposta

σ = 16,07 µm

Intervalo de 95% para σ: [6,053, 16,07] µm.

11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 0,9155

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 = (12·4² + 7·9²)/19 = 39,95
sp = 6,32

Erro-padrão

SE = 6,32·√(1/13 + 1/8) = 2,84

Estatística de teste

t = (84,5 − 81,9)/2,84 = 0,9155

Resposta

t = 0,9155

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: z = 0,8542

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 = 36/120 = 0,3
p̂₂ = 38/150 = 0,2533
p̂ = 74/270 = 0,2741

Erro-padrão sob H₀

SE = √(0,2741·0,7259·(1/120 + 1/150)) = 0,05463

Estatística de teste

z = (0,3 − 0,2533)/0,05463 = 0,8542

Resposta

z = 0,8542

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

13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,7025

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 = 20/5 = 4
ȳ = 248/5 = 49,6

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 23
Syy = Σ(y − ȳ)² = 107,2

Coeficiente de correlação

r = 23/√(10·107,2) = 0,7025

Resposta

r = 0,7025
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 12,43

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 = 42/6 = 7
ȳ = 173/6 = 28,83

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 287

Reta de regressão

b = 287/70 = 4,1
a = 28,83 − 4,1·7 = 0,1333
ŷ = 0,1333 + 4,1·x

Previsão

ŷ = 0,1333 + 4,1·3 = 12,43

Resposta

ŷ = 12,43
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 5,25

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

novo medicamento: 100·56/140 = 40, 100·84/140 = 60
placebo: 40·56/140 = 16, 40·84/140 = 24

Estatística qui-quadrado

χ² = (34 − 40)²/40 + (66 − 60)²/60 + (22 − 16)²/16 + (18 − 24)²/24
χ² = 5,25

Resposta

χ² = 5,25

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 14,07

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 = 8 − 1 = 7

Tabela

χ²crit(df = 7, α = 0,05) = 14,067

Resposta

χ²crit = 14,067

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

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