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

Para obter uma amostra com as mesmas proporções de estudantes do primeiro, segundo e terceiro anos que a população da universidade, um pesquisador deve usar:

  1. AAmostragem por conveniência
  2. BAmostragem de voluntários
  3. CAmostragem bola de neve
  4. DAmostragem estratificada
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Nos estudos de obediência de Milgram, os participantes acreditavam estar aplicando choques elétricos reais. Que questão ética é levantada mais diretamente, e como ela foi parcialmente tratada?

  1. AEngano e possível sofrimento, tratados com um debriefing completo
  2. BFalta de grupo de controle, tratada com a alocação aleatória dos participantes às condições
  3. CUso de crianças, tratado com o consentimento dos pais
  4. DFalta de confidencialidade, tratada com a publicação dos nomes
3.Estatística descritivaMédia
10152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 47, 10, 46, 59, 13.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 100 e desvio-padrão 8. Que proporção P dos valores está acima de 90,4?

μ = 100σ = 8x = 90,4
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)100,25200,3300,15400,3μ = 25

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

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0,25, 0,3, 0,15, 0,3
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−10,6940,3490,01

Um jogo custa €1 para jogar. Você ganha €5 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€5: p = 0,3€50: p = 0,01
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
3237,1P = ?

As durações de entregas seguem uma distribuição normal com média 32 min e desvio-padrão 6 min. Que fração está entre 32 e 37,1 min? Dê P em forma decimal.

μ = 32σ = 6x1 = 32x2 = 37,1
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 32x = ?5%

As durações de entregas seguem uma distribuição normal com média 32 min e desvio-padrão 6 min. Calcule o valor x abaixo do qual estão 5% delas (o percentil 5).

μ = 32σ = 6P = 5%
x = min
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 25, s = 5L = ?Ux̄ = 23,5E99%

Uma amostra de 25 itens tem média 23,5 e desvio-padrão s = 5. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite inferior do intervalo de confiança de 99% para a média.

n = 25x̄ = 23,5s = 599%t(24) = 2,797
limite inferior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
n = 21Lσ = ?s = 395%

Os diâmetros de 21 eixos usinados têm desvio-padrão amostral de 3 µm. Supondo que os diâmetros tenham distribuição normal, encontre o limite superior σ do intervalo de confiança de 95% para o desvio-padrão populacional. Com gl = 20, 2,5% da distribuição χ² fica abaixo de 9,591 e 2,5% fica acima de 34,17.

n = 21s = 3 µmχ² = 9,591, 34,17
σ = µm
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,01102,011

Uma amostra de 49 estudantes tem nota média 194,9 e desvio-padrão amostral 20. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 200.

μ₀ = 200x̄ = 194,9s = 20n = 49
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
σ = 10, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 190%

Que tamanho deve ter uma amostra para que o intervalo de confiança a 90 % para uma média tenha uma margem de erro de no máximo 1? O desvio-padrão é 10. Calcule o menor tamanho de amostra n.

σ = 10E = 190%
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy24456981110141218xy51051015

A tabela dá 6 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 6
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy128221319415515xy24152025x = 1,5

A tabela dá 5 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (1,5, 27). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(1,5, 27)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes412942112funcionários37161467Total784556179

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

total da linha = 67total da coluna = 56N = 179
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil

Um teste qui-quadrado de aderência verifica se as frequências em 5 categorias seguem uma distribuição de Poisson cuja média é estimada a partir dos mesmos dados. Quantos graus de liberdade df o teste tem?

k = 5
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Amostragem estratificada

Porque é esta a resposta

A amostragem estratificada identifica subgrupos (estratos) e sorteia aleatoriamente participantes de cada um na proporção de seu tamanho na população, tornando a amostra mais representativa.

Resposta

D · Amostragem estratificada
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Engano e possível sofrimento, tratados com um debriefing completo

Porque é esta a resposta

Os participantes foram enganados sobre os choques e muitos mostraram grande estresse. Milgram fez o debriefing dos participantes, que encontraram o "aprendiz"; um acompanhamento mostrou que a maioria ficou contente de ter participado, mas a ética continua em debate.

Resposta

A · Engano e possível sofrimento, tratados com um debriefing completo
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 22,08

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 = 175/5 = 35

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 12² + (−25)² + 11² + 24² + (−22)² = 1950

Desvio-padrão

s = √(1950/4) = 22,08

Resposta

s = 22,08
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,8849

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 = −1,2

Tabela da normal padrão

Φ(−1,2) = 0,1151
P = 1 − 0,1151 = 0,8849

Resposta

P = 0,8849
5.Probabilidades

Resposta: σ = 11,62

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 = 10·0,25 + 20·0,3 + 30·0,15 + 40·0,3 = 25

Média dos quadrados

E(X²) = 100·0,25 + 400·0,3 + 900·0,15 + 1600·0,3 = 760

Variância

Var(X) = 760 − 25² = 135
σ = √135 = 11,62

Resposta

σ = 11,62
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = 1 €

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

Valor esperado

E(G) = 4·0,3 + 49·0,01 − 1·0,69 = 1 €

Resposta

E(G) = 1 €

Um valor positivo significa que você ganha dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,3023

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.

Pontuações z

z₁ = (32 − 32)/6 = 0
z₂ = (37,1 − 32)/6 = 0,85

Área entre os valores

P = Φ(0,85) − Φ(0) = 0,8023 − 0,5 = 0,3023

Resposta

P = 0,3023
8.Distribuição normal

Resposta: x = 22,13 min

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) = 0,05 → z = −1,645

De volta a x

x = 32 + −1,645·6 = 22,13 min

Resposta

x = 22,13 min
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 20,7

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 = 24, t = 2,797

Margem de erro

E = 2,797·5/√25 = 2,797

Intervalo

23,5 ± 2,797 → [20,7, 26,3]

Resposta

limite inferior = 20,7
10.Intervalos de confiança

Resposta: σ = 4,332 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 = 20·3² = 180

Limites para σ²

180/34,17 = 5,268
180/9,591 = 18,77

Limite para σ

σ = √18,77 = 4,332 µm

Resposta

σ = 4,332 µm

Intervalo de 95% para σ: [2,295, 4,332] µm.

11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −1,785

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).

Erro-padrão

SE = 20/√49 = 20/7 = 2,857

Estatística de teste

t = (194,9 − 200)/2,857 = −1,785

Resposta

t = −1,785
t0,025; df = 48 = 2,011

|t| < 2.011, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 271

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 = (1,645·10/1)² = 270,6

Arredondar para cima

n = 271

Resposta

n = 271
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9901

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 = 61/6 = 10,17

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 99
Syy = Σ(y − ȳ)² = 142,8

Coeficiente de correlação

r = 99/√(70·142,8) = 0,9901

Resposta

r = 0,9901
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 2,6

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 = 98/5 = 19,6

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −32

Reta de regressão

b = −32/10 = −3,2
a = 19,6 − (−3,2)·3 = 29,2
ŷ = 29,2 − 3,2·x

Valor previsto

ŷ = 29,2 + (−3,2)·1,5 = 24,4

Resíduo

e = 27 − 24,4 = 2,6

Resposta

e = 2,6

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 20,96

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 = 67·56/179 = 20,96

Resposta

E = 20,96
16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 3

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 = 5 − 1 − 1 = 3

Resposta

df = 3

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