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 valor p de 0,03 significa:

  1. AO efeito é grande
  2. BSe a hipótese nula fosse verdadeira, dados tão extremos ocorreriam cerca de 3% das vezes
  3. CO resultado vai se replicar 97% das vezes
  4. DDados os dados observados, há apenas 3% de probabilidade de a hipótese nula ser verdadeira
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Uma ANOVA de um fator comparando quatro grupos é significativa. O que o pesquisador deve fazer em seguida para descobrir quais grupos diferem?

  1. AConcluir que os quatro grupos diferem todos entre si
  2. BFazer testes post hoc, como o HSD de Tukey
  3. CRelatar o resultado como uma correlação
  4. DFazer um teste qui-quadrado com as médias
3.Estatística descritivaMédia
1015202530354045

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 46, 13, 27, 28, 10, 42.

n = 6
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 50 e desvio-padrão 5. Que proporção P dos valores está acima de 56,25?

μ = 50σ = 5x = 56,25
P =
5.ProbabilidadesMédia
P(pelo menos um seis) = ??1?2?3?4?5?6?7P(seis) = 1/6 em cada lançamento

Lança-se um dado equilibrado 7 vezes. Qual é a probabilidade P de sair pelo menos um seis?

n = 7
P =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)10,320,230,340,1550,05μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 10X + 20. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,3, 0,2, 0,3, 0,15, 0,05Y = 10X + 20
σY =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada à direita de z = 0,6368

Arraste z para que a área sombreada sob a curva normal padrão, à direita de z, seja 0,6368. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,6368
z =
8.Distribuição normalDifícil
35455565758595pontostopo 10%

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

μ = 65 pontosσ = 10 pontos10%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
x̄E₁ = 1299%, n = 25x̄E₂ = ?95%, n = 100

Um intervalo de confiança de 99% para uma média, baseado em 25 observações e σ conhecido, tem margem de erro de 12. Qual é a margem de erro E₂ de um intervalo de 95% baseado em 100 observações?

99%n₁ = 25E₁ = 1295%n₂ = 100
E₂ =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 30, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 390%

O desvio-padrão da população é 30. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 90% para a média tenha margem de erro de no máximo 3?

σ = 30E = 390%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,0642,064t = ?df = 24

Dois métodos de ensino são comparados. Grupo 1: 15 alunos, nota média 39,5, desvio-padrão 4. Grupo 2: 11 alunos, nota média 35,9, desvio-padrão 7,5. Suponha variâncias populacionais iguais e use o teste t de duas amostras com variância combinada. Encontre a estatística de teste t para H₀: μ₁ = μ₂, tomando a diferença como x̄₁ − x̄₂ (grupo 1 menos grupo 2).

n₁ = 15x̄₁ = 39,5s₁ = 4n₂ = 11x̄₂ = 35,9s₂ = 7,5
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 2,5α = 0,05βσ = 10, poder 80%, n = ?

Um teste z unilateral com α = 0,05 deve detectar um deslocamento da média de 2,5 unidades com poder de 80%. O desvio-padrão é 10. Encontre o tamanho mínimo da amostra n.

α = 0,05poder = 80%δ = 2,5σ = 10zα = 1,645zβ = 0,842
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy36656878591001111113112xy51080100

A tabela dá 6 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 6Σx = 48Σy = 542Σx² = 454Σy² = 51070Σxy = 4710
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy2741662182810361244xy5102040x = 11

A tabela dá 6 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 (11, 42). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(11, 42)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno10442983turno noturno413428103Total517857186

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 = 83total da coluna = 51N = 186
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil

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. Quantos graus de liberdade df o teste tem?

k = 7
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Se a hipótese nula fosse verdadeira, dados tão extremos ocorreriam cerca de 3% das vezes

Porque é esta a resposta

O valor p é a probabilidade de resultados pelo menos tão extremos quanto os observados se a nula fosse verdadeira. Não dá a probabilidade de uma hipótese ser verdadeira nem o tamanho do efeito.

Resposta

B · Se a hipótese nula fosse verdadeira, dados tão extremos ocorreriam cerca de 3% das vezes
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Fazer testes post hoc, como o HSD de Tukey

Porque é esta a resposta

Um F significativo mostra que nem todas as médias são iguais. Testes post hoc ou contrastes planejados identificam quais pares diferem, controlando a taxa de erro.

Resposta

B · Fazer testes post hoc, como o HSD de Tukey
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 14,62

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 = 166/6 = 27,67

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 18,33² + (−14,67)² + (−0,6667)² + 0,3333² + (−17,67)² + 14,33² = 1069

Desvio-padrão

s = √(1069/5) = 14,62

Resposta

s = 14,62
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,1056

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 = 1,25

Tabela da normal padrão

Φ(1,25) = 0,8944
P = 1 − 0,8944 = 0,1056

Resposta

P = 0,1056
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,7209

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.

Complementar

P(nenhum seis) = (5/6)7 = 0,2791
P = 1 − 0,2791 = 0,7209

Resposta

P = 0,7209
6.Probabilidades

Resposta: σY = 12,03

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 = 2,45, Var(X) = 1,448, σX = 1,203

Mudança linear

σY = |10|·1,203 = 12,03

Resposta

σY = 12,03

A média de fato se desloca: E(Y) = 10·2,45 + 20 = 44,5.

7.Distribuição normal

Resposta: z = −0,35

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 − 0,6368 = 0,3632

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,3632 dentro da tabela e leia z.

z = −0,35

Resposta

z = −0,35
8.Distribuição normal

Resposta: x = 77,8 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) = 0,9

z da tabela

z ≈ 1,28

De volta às unidades originais

x = 65 + 1,28·10 = 77,8 pontos

Resposta

x = 77,8 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: E₂ = 4,565

Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.

Razão das margens

E₂/E₁ = (1,96/2,576)·√(25/100) = 0,3804

Nova margem

E₂ = 12·0,3804 = 4,565

Resposta

E₂ = 4,565
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 271

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 = (1,645·30/3)² = 270,6

Arredondar para cima

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

n = 271

Resposta

n = 271
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 1,584

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.

Variância combinada

sp² = (14·4² + 10·7,5²)/24 = 32,77
sp = 5,725

Erro-padrão

SE = 5,725·√(1/15 + 1/11) = 2,272

Estatística de teste

t = (39,5 − 35,9)/2,272 = 1,584

Resposta

t = 1,584

Com gl = 24, o valor crítico bilateral a 5% é 2,064; |t| é menor, então H₀ não é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 99

Tamanho de amostra para um teste: para detectar um deslocamento real δ com poder 1 − β em um teste z unilateral ao nível α, o erro-padrão deve satisfazer δ = (z_α + z_β)·σ/√n, então n = ((z_α + z_β)·σ/δ)², arredondado para cima.

Resolver em ordem a n

n = ((1,645 + 0,842)·10/2,5)² = 98,96

Arredondar para cima

n = 99

Resposta

n = 99
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9733

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 = 4710 − 48·542/6 = 374
Sxx = 454 − 48²/6 = 70
Syy = 51070 − 542²/6 = 2109

Coeficiente de correlação

r = 374/√(70·2109) = 0,9733

Resposta

r = 0,9733
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 2,267

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 = 42/6 = 7
ȳ = 152/6 = 25,33

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 252

Reta de regressão

b = 252/70 = 3,6
a = 25,33 − 3,6·7 = 0,1333
ŷ = 0,1333 + 3,6·x

Valor previsto

ŷ = 0,1333 + 3,6·11 = 39,73

Resíduo

e = 42 − 39,73 = 2,267

Resposta

e = 2,267

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 22,76

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 = 83·51/186 = 22,76

Resposta

E = 22,76
16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 5

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

Resposta

df = 5

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