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

Validade interna refere-se a:

  1. ASe os resultados se generalizam para além do estudo, para outras populações, contextos e épocas
  2. BSe um teste dá os mesmos resultados ao longo do tempo
  3. CSe o efeito observado foi realmente causado pela VI e não por outros fatores
  4. DSe os participantes acharam o estudo interessante
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador mede o efeito do ruído sobre a concentração. Por acaso, os participantes da condição com ruído foram testados de manhã e os da condição silenciosa à tarde. Qual é o problema?

  1. AA hora do dia é a variável dependente
  2. BO estudo tem condições demais
  3. COs dados estão em nível nominal
  4. DA hora do dia é uma variável de confusão
3.Estatística descritivaMédia
14161820222426283032

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 30, 28, 24, 14, 33, 24, 16.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 100 e desvio-padrão 12. Que proporção P dos valores está abaixo de 82?

μ = 100σ = 12x = 82
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,120,340,360,3μ = 3,6

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

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0,1, 0,3, 0,3, 0,3
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 6, p = 0,3: P(X = 3) = ?k0123456

Um teste tem 6 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,3, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 3?

n = 6p = 0,3k = 3
P =
7.Distribuição normalMédia
850 kg906,9 kgT = X₁ + … + X₁₀?

As massas de passageiros com bagagem são independentes e normais com média 85 kg e desvio padrão 12 kg. Encontre a probabilidade P de a massa total de 10 deles ficar abaixo de 906,9 kg. Arredonde z para duas casas decimais.

μ = 85 kgσ = 12 kgn = 10< 906.9 kg
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 100x = ?99%

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 99% delas (o percentil 99).

μ = 100σ = 15P = 99%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 13, s = 18,5LUx̄ = 10,5E = ?90%

Uma amostra de 13 itens tem média 10,5 e desvio-padrão s = 18,5. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 90% para a média.

n = 13x̄ = 10,5s = 18,590%t(12) = 1,782
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(20) = 1,7250LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 5 parcelas, produção média 47 kg, desvio-padrão 2 kg. Grupo de parcelas 2: 17 parcelas, média 38 kg, desvio-padrão 1,5 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 90% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 5x̄₁ = 47s₁ = 2n₂ = 17x̄₂ = 38s₂ = 1,590%t(20) = 1,725
E = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,06402,064

Uma amostra de 25 estudantes tem nota média 496,9 e desvio-padrão amostral 5. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 500.

μ₀ = 500x̄ = 496,9s = 5n = 25
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
−1,961,96z = ?

Em um ensaio, 105 de 150 pacientes com o tratamento A se recuperam, e 208 de 250 pacientes com o tratamento B. Usando a proporção combinada, encontre a estatística de teste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 105n₁ = 150x₂ = 208n₂ = 250
z =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy15391743195021682361xy152040506070

A tabela dá 5 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy120218319417513610xy246101520x = 1,5

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 (1,5, 17). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(1,5, 17)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
tossesem tosseTotalfumantes483280não fumantes3367100Total8199180

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 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil
aprovadoreprovadoTotallinha 15347100linha 2691180linha 332840Total15466220dfα = 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 = 2203 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Se o efeito observado foi realmente causado pela VI e não por outros fatores

Porque é esta a resposta

Alta validade interna significa que explicações alternativas, como variáveis de confusão, características de demanda ou viés do experimentador, foram descartadas. A validade externa diz respeito à generalização.

Resposta

C · Se o efeito observado foi realmente causado pela VI e não por outros fatores
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · A hora do dia é uma variável de confusão

Porque é esta a resposta

Como o ruído e o horário do teste variam juntos, qualquer diferença pode se dever a um ou ao outro. Distribuir aleatoriamente os horários de teste ou manter o horário constante eliminaria a confusão.

Resposta

D · A hora do dia é uma variável de confusão
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 7,034

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 = 169/7 = 24,14

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 5,857² + 3,857² + (−0,1429)² + (−10,14)² + 8,857² + (−0,1429)² + (−8,143)² = 296,9

Desvio-padrão

s = √(296,9/6) = 7,034

Resposta

s = 7,034
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) = 0,06681
P = 0,06681

Resposta

P = 0,06681
5.Probabilidades

Resposta: σ = 1,96

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

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,1 + 4·0,3 + 16·0,3 + 36·0,3 = 16,8

Variância

Var(X) = 16,8 − 3,6² = 3,84
σ = √3,84 = 1,96

Resposta

σ = 1,96
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,1852

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) = 20·0,33·0,73 = 20·0,027·0,343 = 0,1852

Resposta

P = 0,1852
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,9332

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 do total

μT = 850 kg, σT = 12·√10 = 37,95 kg

Padronizar

z = (906,9 − 850)/37,95 = 1,5

Probabilidades

P = Φ(1,5) = 0,9332

Resposta

P = 0,9332
8.Distribuição normal

Resposta: x = 134,9 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) = 0,99 → z = 2,326

De volta a x

x = 100 + 2,326·15 = 134,89 pontos

Resposta

x = 134,89 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 9,143

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 = 12, t = 1,782

Margem de erro

E = 1,782·18,5/√13 = 9,143

Resposta

E = 9,143
10.Intervalos de confiança

Resposta: E = 1,415 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 = (4·2² + 16·1,5²)/20 = 2,6
sp = 1,612

Margem de erro

E = 1,725·1,612·√(1/5 + 1/17) = 1,415

Resposta

E = 1,415 kg
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 = 5/√25 = 5/5 = 1

Estatística de teste

t = (496,9 − 500)/1 = −3,1

Resposta

t = −3,1
t0,025; df = 24 = 2,064

|t| > 2,064, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = −3,098

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 = 105/150 = 0,7
p̂₂ = 208/250 = 0,832
p̂ = 313/400 = 0,7825

Erro-padrão sob H₀

SE = √(0,7825·0,2175·(1/150 + 1/250)) = 0,04261

Estatística de teste

z = (0,7 − 0,832)/0,04261 = −3,098

Resposta

z = −3,098

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

13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,8977

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 = 95/5 = 19
ȳ = 261/5 = 52,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 138
Syy = Σ(y − ȳ)² = 590,8

Coeficiente de correlação

r = 138/√(40·590,8) = 0,8977

Resposta

r = 0,8977
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −2,995

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 = 97/6 = 16,17

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −33,5

Reta de regressão

b = −33,5/17,5 = −1,914
a = 16,17 − (−1,914)·3,5 = 22,87
ŷ = 22,87 − 1,914·x

Valor previsto

ŷ = 22,87 + (−1,914)·1,5 = 20

Resíduo

e = 17 − 20 = −2,995

Resposta

e = −2,995

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 13,09

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: 80·81/180 = 36, 80·99/180 = 44
não fumantes: 100·81/180 = 45, 100·99/180 = 55

Estatística qui-quadrado

χ² = (48 − 36)²/36 + (32 − 44)²/44 + (33 − 45)²/45 + (67 − 55)²/55
χ² = 13,09

Resposta

χ² = 13,09

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 25,73

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

linha 1: 70, 30
linha 2: 56, 24
linha 3: 28, 12

Estatística qui-quadrado

χ² = (53 − 70)²/70 + (47 − 30)²/30 + (69 − 56)²/56 + (11 − 24)²/24 + (32 − 28)²/28 + (8 − 12)²/12
χ² = 25,73

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
25,73 > 9,210

Resposta

χ² = 25,73

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

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