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 estudo é pré-registrado. Isso significa que:

  1. AO estudo já foi publicado
  2. BOs participantes registram seu consentimento on-line
  3. COs resultados foram conferidos e aprovados por um segundo estatístico independente antes da publicação
  4. DAs hipóteses, os métodos e o plano de análise são registrados publicamente antes da coleta de dados
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

O exercício reduz a depressão, e o efeito ocorre porque o exercício melhora o sono, o que por sua vez reduz a depressão. O sono é mais bem descrito como:

  1. AMediador
  2. BVariável de controle
  3. CModerador
  4. DVariável estranha
3.Estatística descritivaMédia
10152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 47, 28, 58, 10, 23.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 70 e desvio-padrão 12. Que proporção P dos valores está acima de 55,6?

μ = 70σ = 12x = 55,6
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)100,35200,15300,3400,2μ = 23,5

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

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0,35, 0,15, 0,3, 0,2
Var(X) =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 10, p = 0,1: P(X = 3) = ?k012345678910

Um teste tem 10 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 3?

n = 10p = 0,1k = 3
P =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada à direita de z = 0,0618

Arraste z para que a área sombreada sob a curva normal padrão, à direita de z, seja 0,0618. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,0618
z =
8.Distribuição normalDifícil
235240245250255260265gbase 60%

Os massas de sacos têm distribuição normal com média 250 g e desvio padrão 5 g. Arraste o ponto de corte para que os 60% inferiores sombreados fiquem à esquerda dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 250 gσ = 5 g60%
x = g
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 7, s = 1,5LUx̄ = 24E = ?99%

Uma amostra de 7 itens tem média 24 e desvio-padrão s = 1,5. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 99% para a média.

n = 7x̄ = 24s = 1,599%t(6) = 3,707
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 15, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1,595%

O desvio-padrão da população é 15. 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 1,5?

σ = 15E = 1,595%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −1,99801,998

Uma amostra de 64 estudantes tem nota média 127,3 e desvio-padrão amostral 20. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 120.

μ₀ = 120x̄ = 127,3s = 20n = 64
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −2,57602,576

Uma amostra de 49 medições tem média 78,1. O desvio-padrão da população é 10. Calcule o limite superior U do intervalo de confiança a 99 % para a média.

x̄ = 78,1σ = 10n = 4999%
U =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy15411847216524682780xy152025406080

A tabela dá 5 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 5
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy14521761206923882691xy1520256080ŷ = 67

A tabela dá 5 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Para que valor x a reta prevê ŷ = 67?

n = 5ŷ = 67
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano38431293rural31101051Total695322144

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 = 93total da coluna = 22N = 144
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 2 linhas e 2 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

2 × 2
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · As hipóteses, os métodos e o plano de análise são registrados publicamente antes da coleta de dados

Porque é esta a resposta

O pré-registro separa as análises confirmatórias das exploratórias e reduz práticas como o p-hacking e o HARKing.

Resposta

D · As hipóteses, os métodos e o plano de análise são registrados publicamente antes da coleta de dados
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Mediador

Porque é esta a resposta

Um mediador fica no caminho causal entre o preditor e o desfecho, explicando como ou por que o efeito ocorre.

Resposta

A · Mediador
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 19,2

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 = 166/5 = 33,2

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 13,8² + (−5,2)² + 24,8² + (−23,2)² + (−10,2)² = 1475

Desvio-padrão

s = √(1475/4) = 19,2

Resposta

s = 19,2
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) = 132,8

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 = 10·0,35 + 20·0,15 + 30·0,3 + 40·0,2 = 23,5

Média dos quadrados

E(X²) = 100·0,35 + 400·0,15 + 900·0,3 + 1600·0,2 = 685

Variância

Var(X) = 685 − 23,5² = 132,8

Resposta

Var(X) = 132,8
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,0574

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) = 120·0,13·0,97 = 120·0,001·0,4783 = 0,0574

Resposta

P = 0,0574
7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,54

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 − 0,0618 = 0,9382

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,9382 dentro da tabela e leia z.

z = 1,54

Resposta

z = 1,54
8.Distribuição normal

Resposta: x = 251,3 g

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) = 0,6

z da tabela

z ≈ 0,25

De volta às unidades originais

x = 250 + 0,25·5 = 251,3 g

Resposta

x = 251,3 g
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 2,102

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 = 6, t = 3,707

Margem de erro

E = 3,707·1,5/√7 = 2,102

Resposta

E = 2,102
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 385

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 = (1,96·15/1,5)² = 384,2

Arredondar para cima

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

n = 385

Resposta

n = 385
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 2,92

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 = 20/√64 = 20/8 = 2,5

Estatística de teste

t = (127,3 − 120)/2,5 = 2,92

Resposta

t = 2,92
t0,025; df = 63 = 1,998

|t| > 1,998, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: U = 81,78

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/√49 = 3,68

Limite do intervalo

U = 78,1 + 3,68 = 81,78

Resposta

U = 81,78
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,962

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 = 105/5 = 21
ȳ = 301/5 = 60,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 297
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1019

Coeficiente de determinação

r² = 297²/(90·1019) = 0,962

Resposta

r² = 0,962

Cerca de 96,2% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 18,51

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 = 100/5 = 20
ȳ = 361/5 = 72,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 315

Reta de regressão

b = 315/90 = 3,5
a = 72,2 − 3,5·20 = 2,2
ŷ = 2,2 + 3,5·x

Resolver para x

x = (67 − 2,2)/3,5 = 18,51

Resposta

x = 18,51
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 14,21

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 = 93·22/144 = 14,21

Resposta

E = 14,21
16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 1

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 = (2 − 1)·(2 − 1) = 1

Resposta

df = 1

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