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

Características de demanda são:

  1. ACaracterísticas da amostra
  2. BPistas que levam os participantes a adivinhar o objetivo e mudar o comportamento
  3. CRequisitos estatísticos de um teste
  4. DAs exigências formais que um comitê de ética faz antes de um estudo poder começar
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um participante toma um medicamento ou uma pílula de açúcar sem saber qual, enquanto o pesquisador sabe. Que desenho é esse e que viés continua possível?

  1. ACego simples; características de demanda são impossíveis
  2. BDuplo-cego; nenhum viés é possível
  3. CCego simples; o viés do experimentador ainda é possível
  4. DEnsaio aberto; os efeitos placebo estão totalmente controlados
3.Estatística descritivaMédia
152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 39, 41, 34, 13, 59.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 70 e desvio-padrão 5. Que proporção P dos valores está acima de 77,5?

μ = 70σ = 5x = 77,5
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)10,320,1530,0540,1550,35μ = 3,1

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

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,3, 0,15, 0,05, 0,15, 0,35
Var(X) =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−10,6930,3490,01

Um jogo custa €1 para jogar. Você ganha €4 com probabilidade 0,3 e €50 com probabilidade 0,01; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €1€4: p = 0,3€50: p = 0,01
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
48 kg51,2 kgT = X₁ + … + X₄?

As massas de caixas são independentes e normais com média 12 kg e desvio padrão 0,8 kg. Encontre a probabilidade P de a massa total de 4 deles ficar abaixo de 51,2 kg. Arredonde z para duas casas decimais.

μ = 12 kgσ = 0,8 kgn = 4< 51.2 kg
P =
8.Distribuição normalDifícil
157164171178185192199cmtopo 30%

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 30% superiores sombreados fiquem à direita dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 178 cmσ = 7 cm30%
x = cm
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E99%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 80 celulares, média 129 h, desvio-padrão conhecido 13 h. Modelo 2: 30 celulares, média 136,5 h, desvio-padrão conhecido 6 h. Encontre o limite inferior do intervalo de confiança de 99% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 80x̄₁ = 129 hσ₁ = 13 hn₂ = 30x̄₂ = 136,5 hσ₂ = 6 h99%
limite inferior = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
p ≈ 0,8, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0395%

Um estudo piloto sugere que cerca de 0,8 dos produtos são defeituosos. Quantos produtos n devem ser inspecionados para que um intervalo de confiança de 95% para a proporção tenha margem de erro de no máximo 0,03?

p ≈ 0,8E = 0,0395%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−1,081,08p = ?

Afirma-se que a média de uma população é 500; o desvio-padrão da população é conhecido e vale 10. Uma amostra aleatória de 100 observações tem média 498,92. Teste H₀: μ = 500 contra H₁: μ ≠ 500. Encontre o valor p p.

μ₀ = 500σ = 10n = 100x̄ = 498,92H₁: μ ≠ μ₀
p =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
−1,961,96z = ?

Em um ensaio, 140 de 200 pacientes com o tratamento A se recuperam, e 66 de 80 pacientes com o tratamento B. Usando a proporção combinada, encontre a estatística de teste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 140n₁ = 200x₂ = 66n₂ = 80
z =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy125226321418513612xy246152025

A tabela dá 6 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 6
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy34555476897411781395xy5106080100x = 10

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 = 10.

n = 6x = 10
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno30351378turno noturno15124168Total454754146

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

total da linha = 68total da coluna = 47N = 146
E =
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 verifica se as frequências em 7 categorias seguem uma distribuição de Poisson cuja média é estimada a partir dos mesmos dados. Usando a tabela, encontre o valor crítico χ²crit ao nível de significância α = 0,01.

α = 0,01
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Pistas que levam os participantes a adivinhar o objetivo e mudar o comportamento

Porque é esta a resposta

Quando os participantes descobrem a hipótese, podem agir para confirmá-la ou sabotá-la, ameaçando a validade. Engano e procedimentos cegos reduzem isso.

Resposta

B · Pistas que levam os participantes a adivinhar o objetivo e mudar o comportamento
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Cego simples; o viés do experimentador ainda é possível

Porque é esta a resposta

Num desenho cego simples, os participantes não sabem sua condição, o que controla as expectativas de placebo. O conhecimento do pesquisador ainda pode influenciar os resultados, por isso se preferem os desenhos duplo-cegos.

Resposta

C · Cego simples; o viés do experimentador ainda é possível
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 16,5

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 = 186/5 = 37,2

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 1,8² + 3,8² + (−3,2)² + (−24,2)² + 21,8² = 1089

Desvio-padrão

s = √(1089/4) = 16,5

Resposta

s = 16,5
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) = 0,9332
P = 1 − 0,9332 = 0,06681

Resposta

P = 0,06681
5.Probabilidades

Resposta: Var(X) = 2,89

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 = 1·0,3 + 2·0,15 + 3·0,05 + 4·0,15 + 5·0,35 = 3,1

Média dos quadrados

E(X²) = 1·0,3 + 4·0,15 + 9·0,05 + 16·0,15 + 25·0,35 = 12,5

Variância

Var(X) = 12,5 − 3,1² = 2,89

Resposta

Var(X) = 2,89
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = 0,7 €

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.

Resultados líquidos

G: 3 (p = 0,3), 49 (p = 0,01), −1 (p = 0,69)

Valor esperado

E(G) = 3·0,3 + 49·0,01 − 1·0,69 = 0,7 €

Resposta

E(G) = 0,7 €

Um valor positivo significa que você ganha dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,9772

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 = 48 kg, σT = 0,8·√4 = 1,6 kg

Padronizar

z = (51,2 − 48)/1,6 = 2

Probabilidades

P = Φ(2) = 0,9772

Resposta

P = 0,9772
8.Distribuição normal

Resposta: x = 181,6 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) = 0,7

z da tabela

z ≈ 0,52

De volta às unidades originais

x = 178 + 0,52·7 = 181,6 cm

Resposta

x = 181,6 cm
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = −12,19 h

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.

Estimativa pontual

x̄₁ − x̄₂ = 129 − 136,5 = −7,5

Erro-padrão

SE = √(13²/80 + 6²/30) = 1,82

Margem de erro

E = 2,576·1,82 = 4,688

Intervalo

−7,5 ± 4,688 → [−12,19, −2,812]

Resposta

limite inferior = −12,19 h

O intervalo não contém 0, então as médias diferem significativamente.

10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 683

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.

Resolver em ordem a n

n = 1,96²·0,8·0,2/0,03² = 683

Arredondar para cima

n = 683

Resposta

n = 683
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: p = 0,2801

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.

Estatística de teste

SE = σ/√n = 10/√100 = 1
z = (498,92 − 500)/1 = −1,08

Área da cauda

Φ(1,08) = 0,8599
1 − Φ(1,08) = 0,1401

Valor p

p = 2·0,1401 = 0,2801

Resposta

p = 0,2801

p > 0,05, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5%.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = −2,143

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 = 140/200 = 0,7
p̂₂ = 66/80 = 0,825
p̂ = 206/280 = 0,7357

Erro-padrão sob H₀

SE = √(0,7357·0,2643·(1/200 + 1/80)) = 0,05833

Estatística de teste

z = (0,7 − 0,825)/0,05833 = −2,143

Resposta

z = −2,143

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

13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = −0,9672

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 = 115/6 = 19,17

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −53,5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 174,8

Coeficiente de correlação

r = −53,5/√(17,5·174,8) = −0,9672

Resposta

r = −0,9672
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 78,37

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 = 48/6 = 8
ȳ = 414/6 = 69

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 328

Reta de regressão

b = 328/70 = 4,686
a = 69 − 4,686·8 = 31,51
ŷ = 31,51 + 4,686·x

Previsão

ŷ = 31,51 + 4,686·10 = 78,37

Resposta

ŷ = 78,37
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 21,89

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 = 68·47/146 = 21,89

Resposta

E = 21,89
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 15,09

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.

Graus de liberdade

df = 7 − 1 − 1 = 5

Tabela

χ²crit(df = 5, α = 0,01) = 15,086

Resposta

χ²crit = 15,086

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

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