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

O viés de publicação se refere a:

  1. ARevisores favorecerem trabalhos de autores de universidades famosas em detrimento das menos conhecidas
  2. BEstudos com resultados significativos terem mais chance de ser publicados que resultados nulos
  3. CRevistas científicas publicarem só pesquisa qualitativa
  4. DPesquisadores publicarem o mesmo estudo duas vezes
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Qual teste não paramétrico compara duas amostras relacionadas, como escores antes e depois numa escala ordinal?

  1. ATeste de postos sinalizados de Wilcoxon
  2. BTeste qui-quadrado de independência
  3. CTeste t para amostras independentes
  4. DTeste U de Mann-Whitney
3.Estatística descritivaMédia
25303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 52, 40, 22, 57, 32.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 170 e desvio-padrão 5. Que proporção P dos valores está abaixo de 160?

μ = 170σ = 5x = 160
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)10,320,2530,1540,3μ = 2,45

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

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,3, 0,25, 0,15, 0,3
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 6, p = 0,25: P(X = 1) = ?k0123456

Um teste tem 6 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,25, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 1?

n = 6p = 0,25k = 1
P =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada à direita de z = 0,8264

Arraste z para que a área sombreada sob a curva normal padrão, à direita de z, seja 0,8264. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,8264
z =
8.Distribuição normalDifícil
35455565758595pontosbase 85%

Os notas de prova têm distribuição normal com média 65 pontos e desvio padrão 10 pontos. Arraste o ponto de corte para que os 85% inferiores sombreados fiquem à esquerda dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 65 pontosσ = 10 pontos85%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 15, s = 6LU = ?x̄ = 107E95%

Uma amostra de 15 itens tem média 107 e desvio-padrão s = 6. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite superior do intervalo de confiança de 95% para a média.

n = 15x̄ = 107s = 695%t(14) = 2,145
limite superior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
n = 30σ = ?Us = 895%

Os diâmetros de 30 eixos usinados têm desvio-padrão amostral de 8 µm. Supondo que os diâmetros tenham distribuição normal, encontre o limite inferior σ do intervalo de confiança de 95% para o desvio-padrão populacional. Com gl = 29, 2,5% da distribuição χ² fica abaixo de 16,047 e 2,5% fica acima de 45,722.

n = 30s = 8 µmχ² = 16,047, 45,722
σ = µm
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
1,18p = ?

Afirma-se que a média de uma população é 50; o desvio-padrão da população é conhecido e vale 10. Uma amostra aleatória de 100 observações tem média 51,18. Teste H₀: μ = 50 contra H₁: μ > 50. Encontre o valor p p.

μ₀ = 50σ = 10n = 100x̄ = 51,18H₁: μ > μ₀
p =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
σ = 4, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 195%

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 1? O desvio-padrão é 4. Calcule o menor tamanho de amostra n.

σ = 4E = 195%
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy284126168221026xy5101020

A tabela dá 5 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy274116128171020xy510101520x = 5

A tabela dá 5 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (5, 15). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(5, 15)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
simnãoTotalhomens362460mulheres34640Total7030100

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 = 1002 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

Um teste qui-quadrado de aderência compara frequências observadas em 11 categorias com proporções esperadas totalmente especificadas (nenhum parâmetro é estimado a partir dos dados). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

k = 11
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Estudos com resultados significativos terem mais chance de ser publicados que resultados nulos

Porque é esta a resposta

Quando estudos não significativos ficam na gaveta, a literatura publicada superestima os tamanhos de efeito, o que distorce as metanálises.

Resposta

B · Estudos com resultados significativos terem mais chance de ser publicados que resultados nulos
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Teste de postos sinalizados de Wilcoxon

Porque é esta a resposta

O teste de Wilcoxon é para dados ordinais pareados; o U de Mann-Whitney é o equivalente para grupos independentes.

Resposta

A · Teste de postos sinalizados de Wilcoxon
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 14,31

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 = 203/5 = 40,6

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 11,4² + (−0,6)² + (−18,6)² + 16,4² + (−8,6)² = 819,2

Desvio-padrão

s = √(819,2/4) = 14,31

Resposta

s = 14,31
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) = 0,02275
P = 0,02275

Resposta

P = 0,02275
5.Probabilidades

Resposta: σ = 1,203

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 + 2·0,25 + 3·0,15 + 4·0,3 = 2,45

Média dos quadrados

E(X²) = 1·0,3 + 4·0,25 + 9·0,15 + 16·0,3 = 7,45

Variância

Var(X) = 7,45 − 2,45² = 1,447
σ = √1,447 = 1,203

Resposta

σ = 1,203
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,356

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 = 1) = 6·0,251·0,755 = 6·0,25·0,2373 = 0,356

Resposta

P = 0,356
7.Distribuição normal

Resposta: z = −0,94

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 − 0,8264 = 0,1736

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,1736 dentro da tabela e leia z.

z = −0,94

Resposta

z = −0,94
8.Distribuição normal

Resposta: x = 75,4 pontos

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) = 0,85

z da tabela

z ≈ 1,04

De volta às unidades originais

x = 65 + 1,04·10 = 75,4 pontos

Resposta

x = 75,4 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 110,3

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 = 14, t = 2,145

Margem de erro

E = 2,145·6/√15 = 3,323

Intervalo

107 ± 3,323 → [103,7, 110,3]

Resposta

limite superior = 110,3
10.Intervalos de confiança

Resposta: σ = 6,371 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 = 29·8² = 1856

Limites para σ²

1856/45,722 = 40,59
1856/16,047 = 115,7

Limite para σ

σ = √40,59 = 6,371 µm

Resposta

σ = 6,371 µm

Intervalo de 95% para σ: [6,371, 10,75] µm.

11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: p = 0,119

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 = (51,18 − 50)/1 = 1,18

Área da cauda

Φ(1,18) = 0,8810
1 − Φ(1,18) = 0,1190

Valor p

p = 0,119

Resposta

p = 0,119

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

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 62

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 = (1,96·4/1)² = 61,47

Arredondar para cima

n = 62

Resposta

n = 62
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9972

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 = 30/5 = 6
ȳ = 84/5 = 16,8

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 92
Syy = Σ(y − ȳ)² = 212,8

Coeficiente de correlação

r = 92/√(40·212,8) = 0,9972

Resposta

r = 0,9972
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 3,2

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 = 30/5 = 6
ȳ = 67/5 = 13,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 64

Reta de regressão

b = 64/40 = 1,6
a = 13,4 − 1,6·6 = 3,8
ŷ = 3,8 + 1,6·x

Valor previsto

ŷ = 3,8 + 1,6·5 = 11,8

Resíduo

e = 15 − 11,8 = 3,2

Resposta

e = 3,2

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 7,143

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

homens: 60·70/100 = 42, 60·30/100 = 18
mulheres: 40·70/100 = 28, 40·30/100 = 12

Estatística qui-quadrado

χ² = (36 − 42)²/42 + (24 − 18)²/18 + (34 − 28)²/28 + (6 − 12)²/12
χ² = 7,143

Resposta

χ² = 7,143

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 10

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 = 11 − 1 = 10

Resposta

df = 10

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