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 intervalares
  3. CDados qualitativos
  4. DDados de razão
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador quer mostrar que uma nova escala de ansiedade mede algo diferente da depressão. Correlações baixas com uma escala de depressão apoiariam a:

  1. AValidade de face
  2. BValidade preditiva
  3. CValidade convergente
  4. DValidade discriminante
3.Estatística descritivaMédia
2530354045

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 27, 43, 23, 46, 35.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 170 e desvio-padrão 5. Calcule a pontuação z z de uma nota de 165.

μ = 170σ = 5x = 165
z =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,3520,240,260,25μ = 2,7

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

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0,35, 0,2, 0,2, 0,25
Var(X) =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)10,0520,3530,2540,35μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 10X + 5. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,05, 0,35, 0,25, 0,35Y = 10X + 5
σY =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z e z = 0,9439

Arraste z para que a área sombreada entre −z e z sob a curva normal padrão seja 0,9439. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,9439
z =
8.Distribuição normalDifícil
0,02 mm0D − d?

Os diâmetros D dos furos são normais com média 25,02 mm e desvio padrão 0,02 mm. Os diâmetros d dos eixos são independentes e normais com média 25 mm e desvio padrão 0,02 mm. Um eixo escolhido ao acaso encaixa quando D − d > 0. Encontre a probabilidade P de ele encaixar. Arredonde z para duas casas decimais.

furo: μ = 25,02 mm, σ = 0,02 mmeixo: μ = 25 mm, σ = 0,02 mm
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 9, s = 1,5L = ?Ux̄ = 46,5E99%

Uma amostra de 9 itens tem média 46,5 e desvio-padrão s = 1,5. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite inferior do intervalo de confiança de 99% para a média.

n = 9x̄ = 46,5s = 1,599%t(8) = 3,355
limite inferior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(19) = 1,7290LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 15 parcelas, produção média 90 kg, desvio-padrão 6 kg. Grupo de parcelas 2: 6 parcelas, média 84,5 kg, desvio-padrão 6,5 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 = 15x̄₁ = 90s₁ = 6n₂ = 6x̄₂ = 84,5s₂ = 6,590%t(19) = 1,729
E = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,2622,262t = ?df = 9

10 funcionários fazem um teste de digitação antes e depois de um curso de treinamento. Para cada pessoa é registrada a diferença d = depois − antes (palavras por minuto). A diferença média é −3,94 e o desvio-padrão das diferenças é 8,9. Encontre a estatística do teste pareado t para H₀: μd = 0.

n = 10d̄ = −3,94sd = 8,9
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
σ = 8, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,595%

Que tamanho deve ter uma amostra para que o intervalo de confiança a 95 % para uma média tenha uma margem de erro de no máximo 0,5? O desvio-padrão é 8. Calcule o menor tamanho de amostra n.

σ = 8E = 0,595%
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy125222320418519618xy2462025

A tabela dá 6 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 6Σx = 21Σy = 122Σx² = 91Σy² = 2518Σxy = 404
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy130235342438545xy2430354045x = 1,5

A tabela dá 5 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (1,5, 29). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(1,5, 29)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno254338106turno noturno13221752Total386555158

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

total da linha = 106total da coluna = 38N = 158
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil
aprovadoreprovadoTotal18–30 anos43176031–50 anos3554051+ anos34640Total11228140dfα = 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 = 1403 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · 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

C · Dados qualitativos
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Validade discriminante

Porque é esta a resposta

A validade discriminante (divergente) se demonstra quando uma medida tem correlação fraca com medidas de construtos diferentes. A validade convergente é a correlação alta com medidas do mesmo construto.

Resposta

D · Validade discriminante
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 9,91

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 = 174/5 = 34,8

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−7,8)² + 8,2² + (−11,8)² + 11,2² + 0,2² = 392,8

Desvio-padrão

s = √(392,8/4) = 9,91

Resposta

s = 9,91
4.Estatística descritiva

Resposta: z = −1

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 = (165 − 170)/5 = −1

Resposta

z = −1
5.Probabilidades

Resposta: Var(X) = 5,71

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 + 2·0,2 + 4·0,2 + 6·0,25 = 2,7

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,35 + 4·0,2 + 16·0,2 + 36·0,25 = 13

Variância

Var(X) = 13 − 2,7² = 5,71

Resposta

Var(X) = 5,71
6.Probabilidades

Resposta: σY = 9,434

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.

Dispersão de X

μ = 2,9, Var(X) = 0,89, σX = 0,9434

Mudança linear

σY = |10|·0,9434 = 9,434

Resposta

σY = 9,434

A média de fato se desloca: E(Y) = 10·2,9 + 5 = 34.

7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,91

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 + 0,9439)/2 = 0,9719

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,9719 dentro da tabela e leia z.

z = 1,91

Resposta

z = 1,91
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,7611

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 = 25,02 − 25 = 0,02 mm, σ = 0,02828 mm

Padronizar

z = (0 − 0,02)/0,02828 = −0,71

Probabilidades

P = 1 − Φ(−0,71) = 0,7611

Resposta

P = 0,7611
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 44,82

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 = 8, t = 3,355

Margem de erro

E = 3,355·1,5/√9 = 1,677

Intervalo

46,5 ± 1,677 → [44,82, 48,18]

Resposta

limite inferior = 44,82
10.Intervalos de confiança

Resposta: E = 5,124 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 = (14·6² + 5·6,5²)/19 = 37,64
sp = 6,136

Margem de erro

E = 1,729·6,136·√(1/15 + 1/6) = 5,124

Resposta

E = 5,124 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −1,4

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

Erro-padrão da diferença média

SE = 8,9/√10 = 2,814

Estatística de teste

t = −3,94/2,814 = −1,4

Resposta

t = −1,4

Com gl = 9, o valor crítico bilateral a 5% é 2,262; |t| é menor, então H₀ não é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 984

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).

Resolver em ordem a n

n = (1,96·8/0,5)² = 983,4

Arredondar para cima

n = 984

Resposta

n = 984
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = −0,8998

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.

Somas centradas

Sxy = 404 − 21·122/6 = −23
Sxx = 91 − 21²/6 = 17,5
Syy = 2518 − 122²/6 = 37,33

Coeficiente de correlação

r = −23/√(17,5·37,33) = −0,8998

Resposta

r = −0,8998
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −4,05

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 = 15/5 = 3
ȳ = 190/5 = 38

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 33

Reta de regressão

b = 33/10 = 3,3
a = 38 − 3,3·3 = 28,1
ŷ = 28,1 + 3,3·x

Valor previsto

ŷ = 28,1 + 3,3·1,5 = 33,05

Resíduo

e = 29 − 33,05 = −4,05

Resposta

e = −4,05

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 25,49

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 = 106·38/158 = 25,49

Resposta

E = 25,49
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 4,635

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: 48, 12
31–50 anos: 32, 8
51+ anos: 32, 8

Estatística qui-quadrado

χ² = (43 − 48)²/48 + (17 − 12)²/12 + (35 − 32)²/32 + (5 − 8)²/8 + (34 − 32)²/32 + (6 − 8)²/8
χ² = 4,635

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
4,635 < 9,210

Resposta

χ² = 4,635

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

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