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 feito apenas com estudantes de graduação norte-americanos pode carecer de:

  1. AConsistência interna
  2. BValidade de conteúdo
  3. CConfiabilidade entre avaliadores
  4. DValidade populacional
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador manipula o humor exibindo um filme triste e depois pede aos participantes que avaliem quão tristes se sentem antes da tarefa principal. Por que essa avaliação é incluída?

  1. AComo a principal variável dependente do estudo
  2. BPara contrabalancear a ordem das condições
  3. CPara fazer o debriefing dos participantes sobre os objetivos
  4. DComo checagem da manipulação, para confirmar que a VI funcionou como pretendido
3.Estatística descritivaMédia
152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 41, 57, 14, 16, 58.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 50 e desvio-padrão 20. Calcule a pontuação z z de uma nota de 75.

μ = 50σ = 20x = 75
z =
5.ProbabilidadesMédia
n = 7k = 2N = ?

De quantas maneiras N se pode escolher uma comissão de 2 pessoas num grupo de 7? A ordem não interessa.

n = 7k = 2
N =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−100,79100,2900,01

Um jogo custa €10 para jogar. Você ganha €20 com probabilidade 0,2 e €100 com probabilidade 0,01; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €10€20: p = 0,2€100: p = 0,01
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z e z = 0,9576

Arraste z para que a área sombreada entre −z e z sob a curva normal padrão seja 0,9576. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,9576
z =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 250x = ?90%

As massas de sacos seguem uma distribuição normal com média 250 g e desvio-padrão 5 g. Calcule o valor x abaixo do qual estão 90% delas (o percentil 90).

μ = 250σ = 5P = 90%
x = g
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E95%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 60 celulares, média 123 h, desvio-padrão conhecido 6 h. Modelo 2: 50 celulares, média 118 h, desvio-padrão conhecido 12 h. Encontre o limite inferior do intervalo de confiança de 95% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 60x̄₁ = 123 hσ₁ = 6 hn₂ = 50x̄₂ = 118 hσ₂ = 12 h95%
limite inferior = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
p = 0,5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0390%

Não se sabe nada de antemão sobre a proporção de produtos defeituosos. Quantos produtos n devem ser inspecionados para que um intervalo de confiança de 90% para a proporção tenha margem de erro de no máximo 0,03?

p = 0,5E = 0,0390%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−1,041,04p = ?

Afirma-se que a média de uma população é 250; o desvio-padrão da população é conhecido e vale 20. Uma amostra aleatória de 64 observações tem média 247,4. Teste H₀: μ = 250 contra H₁: μ ≠ 250. Encontre o valor p p.

μ₀ = 250σ = 20n = 64x̄ = 247,4H₁: μ ≠ μ₀
p =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
−1,961,96z = ?

Em um ensaio, 38 de 150 pacientes com o tratamento A se recuperam, e 114 de 300 pacientes com o tratamento B. Usando a proporção combinada, encontre a estatística de teste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 38n₁ = 150x₂ = 114n₂ = 300
z =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy144517542060237826882996xy152025306080100

A tabela dá 6 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 6
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy255356468573677782xy246607080x = 4,5

A tabela dá 6 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (4,5, 67). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(4,5, 67)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano6151940rural222751100Total284270140

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 = 1402 × 3
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

Um teste qui-quadrado de aderência compara frequências observadas em 8 categorias com proporções esperadas totalmente especificadas (nenhum parâmetro é estimado a partir dos dados). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

k = 8
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Validade populacional

Porque é esta a resposta

A validade populacional é um tipo de validade externa. Amostras em sua maioria jovens, ocidentais e escolarizadas podem não representar outras pessoas.

Resposta

D · Validade populacional
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Como checagem da manipulação, para confirmar que a VI funcionou como pretendido

Porque é esta a resposta

Uma checagem da manipulação verifica se a VI produziu o estado psicológico pretendido. Sem ela, um resultado nulo poderia significar que a manipulação falhou.

Resposta

D · Como checagem da manipulação, para confirmar que a VI funcionou como pretendido
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 21,37

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 = 3,8² + 19,8² + (−23,2)² + (−21,2)² + 20,8² = 1827

Desvio-padrão

s = √(1827/4) = 21,37

Resposta

s = 21,37
4.Estatística descritiva

Resposta: z = 1,25

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 = (75 − 50)/20 = 1,25

Resposta

z = 1,25
5.Probabilidades

Resposta: N = 21

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.

Combinações

C(7, 2) = (7·6)/(2·1) = 21

Resposta

N = 21
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = −5 €

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: 10 (p = 0,2), 90 (p = 0,01), −10 (p = 0,79)

Valor esperado

E(G) = 10·0,2 + 90·0,01 − 10·0,79 = −5 €

Resposta

E(G) = −5 €

Um valor negativo significa que você perde dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: z = 2,03

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 + 0,9576)/2 = 0,9788

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,9788 dentro da tabela e leia z.

z = 2,03

Resposta

z = 2,03
8.Distribuição normal

Resposta: x = 256,4 g

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) = 0,9 → z = 1,282

De volta a x

x = 250 + 1,282·5 = 256,41 g

Resposta

x = 256,41 g
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 1,344 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 = 123 − 118 = 5

Erro-padrão

SE = √(6²/60 + 12²/50) = 1,865

Margem de erro

E = 1,96·1,865 = 3,656

Intervalo

5 ± 3,656 → [1,344, 8,656]

Resposta

limite inferior = 1,344 h

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

10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 752

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 = 1,645²·0,5·0,5/0,03² = 751,7

Arredondar para cima

n = 752

Resposta

n = 752
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: p = 0,2983

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 = 20/√64 = 2,5
z = (247,4 − 250)/2,5 = −1,04

Área da cauda

Φ(1,04) = 0,8508
1 − Φ(1,04) = 0,1492

Valor p

p = 2·0,1492 = 0,2983

Resposta

p = 0,2983

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

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = −2,678

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 = 38/150 = 0,2533
p̂₂ = 114/300 = 0,38
p̂ = 152/450 = 0,3378

Erro-padrão sob H₀

SE = √(0,3378·0,6622·(1/150 + 1/300)) = 0,0473

Estatística de teste

z = (0,2533 − 0,38)/0,0473 = −2,678

Resposta

z = −2,678

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

13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9824

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 = 129/6 = 21,5
ȳ = 421/6 = 70,17

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 562,5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 2045

Coeficiente de determinação

r² = 562,5²/(157,5·2045) = 0,9824

Resposta

r² = 0,9824

Cerca de 98,24% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −1,5

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 = 27/6 = 4,5
ȳ = 411/6 = 68,5

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 101,5

Reta de regressão

b = 101,5/17,5 = 5,8
a = 68,5 − 5,8·4,5 = 42,4
ŷ = 42,4 + 5,8·x

Valor previsto

ŷ = 42,4 + 5,8·4,5 = 68,5

Resíduo

e = 67 − 68,5 = −1,5

Resposta

e = −1,5

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 1,82

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

urbano: 40·28/140 = 8, 40·42/140 = 12, 40·70/140 = 20
rural: 100·28/140 = 20, 100·42/140 = 30, 100·70/140 = 50

Estatística qui-quadrado

χ² = (6 − 8)²/8 + (15 − 12)²/12 + (19 − 20)²/20 + (22 − 20)²/20 + (27 − 30)²/30 + (51 − 50)²/50
χ² = 1,82

Resposta

χ² = 1,82

gl = 2. Para α = 0,05 o valor crítico é 5,991, então H₀ (independência) é não rejeitada.

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 7

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 = 8 − 1 = 7

Resposta

df = 7

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