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

Qual estatística é adequada para a relação entre dois conjuntos de postos, como as classificações de pinturas feitas por juízes?

  1. ATeste t independente
  2. Br de Pearson
  3. CRho de Spearman
  4. DQui-quadrado
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. AFazer um teste qui-quadrado com as médias
  2. BFazer testes post hoc, como o HSD de Tukey
  3. CRelatar o resultado como uma correlação
  4. DConcluir que os quatro grupos diferem todos entre si
3.Estatística descritivaMédia
303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 46, 30, 50, 57, 54, 33.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 60. Que proporção P dos valores está acima de 410?

μ = 500σ = 60x = 410
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,210,0520,3530,340,1μ = 2,05

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

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,2, 0,05, 0,35, 0,3, 0,1
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)00,310,3520,35μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 0,5X + 1. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 0, 1, 2p(x): 0,3, 0,35, 0,35Y = 0,5X + 1
σY =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z e z = 0,8690

Arraste z para que a área sombreada entre −z e z sob a curva normal padrão seja 0,8690. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,8690
z =
8.Distribuição normalDifícil
0,02 mm0D − d?

Os diâmetros D dos furos são normais com média 25,02 mm e desvio padrão 0,015 mm. Os diâmetros d dos eixos são independentes e normais com média 25 mm e desvio padrão 0,01 mm. Um eixo escolhido ao acaso encaixa quando D − d > 0. Encontre a probabilidade P de ele encaixar. Arredonde z para duas casas decimais.

furo: μ = 25,02 mm, σ = 0,015 mmeixo: μ = 25 mm, σ = 0,01 mm
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 30, s = 3LUx̄ = 58E = ?90%

Uma amostra de 30 itens tem média 58 e desvio-padrão s = 3. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 90% para a média.

n = 30x̄ = 58s = 390%t(29) = 1,699
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(15) = 2,1310L = ?Ux̄₁ − x̄₂E95%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 6 parcelas, produção média 74 kg, desvio-padrão 1 kg. Grupo de parcelas 2: 11 parcelas, média 82 kg, desvio-padrão 9,5 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre o limite inferior do intervalo de confiança de 95% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 6x̄₁ = 74s₁ = 1n₂ = 11x̄₂ = 82s₂ = 9,595%t(15) = 2,131
limite inferior = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,2012,201t = ?df = 11

12 funcionários fazem um teste de digitação antes e depois de um curso de treinamento. Para cada pessoa é registrada a diferença d = depois − antes (palavras por minuto). A diferença média é 1,91 e o desvio-padrão das diferenças é 5,1. Encontre a estatística do teste pareado t para H₀: μd = 0.

n = 12d̄ = 1,91sd = 5,1
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
μ₀x̄c

Um teste z unilateral de H₀: μ = 200 contra H₁: μ > 200 é feito com α = 0,01 e uma amostra de 36; o desvio-padrão é conhecido e vale 6. Na realidade a média é 202,4. Encontre o poder 1 − β do teste em porcentagem.

μ₀ = 200μ = 202,4σ = 6n = 36α = 0,01
1 − β = %
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy14741785201042312326131xy15202580100120

A tabela dá 5 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 5
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy33854575797011841391xy510406080x = 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. É feita uma nova observação (10, 78). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(10, 78)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
tossesem tosseTotalfumantes221840não fumantes6931100Total9149140

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 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 3 linhas e 6 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

3 × 6
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Rho de Spearman

Porque é esta a resposta

A correlação por postos de Spearman mede a força de uma relação monotônica entre duas variáveis ordenadas ou ordinais.

Resposta

C · Rho de Spearman
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 = 11,14

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 = 270/6 = 45

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 1² + (−15)² + 5² + 12² + 9² + (−12)² = 620

Desvio-padrão

s = √(620/5) = 11,14

Resposta

s = 11,14
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,9332

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) = 0,06681
P = 1 − 0,06681 = 0,9332

Resposta

P = 0,9332
5.Probabilidades

Resposta: σ = 1,244

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

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,2 + 1·0,05 + 4·0,35 + 9·0,3 + 16·0,1 = 5,75

Variância

Var(X) = 5,75 − 2,05² = 1,548
σ = √1,548 = 1,244

Resposta

σ = 1,244
6.Probabilidades

Resposta: σY = 0,4023

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 = 1,05, Var(X) = 0,6475, σX = 0,8047

Mudança linear

σY = |0,5|·0,8047 = 0,4023

Resposta

σY = 0,4023

A média de fato se desloca: E(Y) = 0,5·1,05 + 1 = 1,525.

7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,51

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 + 0,8690)/2 = 0,9345

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,9345 dentro da tabela e leia z.

z = 1,51

Resposta

z = 1,51
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8665

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 da diferença

μ = 25,02 − 25 = 0,02 mm, σ = 0,01803 mm

Padronizar

z = (0 − 0,02)/0,01803 = −1,11

Probabilidades

P = 1 − Φ(−1,11) = 0,8665

Resposta

P = 0,8665
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 0,9306

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 = 29, t = 1,699

Margem de erro

E = 1,699·3/√30 = 0,9306

Resposta

E = 0,9306
10.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = −16,41 kg

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.

Desvio-padrão combinado

sp² = (5·1² + 10·9,5²)/15 = 60,5
sp = 7,778

Margem de erro

E = 2,131·7,778·√(1/6 + 1/11) = 8,412

Intervalo

−8 ± 8,412 → [−16,41, 0,4123]

Resposta

limite inferior = −16,41 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 1,297

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

Erro-padrão da diferença média

SE = 5,1/√12 = 1,472

Estatística de teste

t = 1,91/1,472 = 1,297

Resposta

t = 1,297

Com gl = 11, o valor crítico bilateral a 5% é 2,201; |t| é menor, então H₀ não é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: 1 − β = 52,95 %

Poder de um teste: poder = 1 − β é a probabilidade de rejeitar H₀ quando ela é falsa. Encontre o limite x̄c a partir de μ₀ e z_α, depois calcule a probabilidade de cair além de x̄c usando a média verdadeira: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

Média amostral crítica

SE = 6/√36 = 1
x̄c = 200 + 2,326·1 = 202,3

z sob a média verdadeira

z = (202,3 − 202,4)/1 = −0,074

Potência

poder = P(Z > −0,074) = 52,95%
1 − β = 52,95%

Resposta

1 − β = 52,95%
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9835

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 = 100/5 = 20
ȳ = 517/5 = 103,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 456
Syy = Σ(y − ȳ)² = 2349

Coeficiente de determinação

r² = 456²/(90·2349) = 0,9835

Resposta

r² = 0,9835

Cerca de 98,35% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 2,548

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 = 385/6 = 64,17

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 395

Reta de regressão

b = 395/70 = 5,643
a = 64,17 − 5,643·8 = 19,02
ŷ = 19,02 + 5,643·x

Valor previsto

ŷ = 19,02 + 5,643·10 = 75,45

Resíduo

e = 78 − 75,45 = 2,548

Resposta

e = 2,548

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 2,462

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

fumantes: 40·91/140 = 26, 40·49/140 = 14
não fumantes: 100·91/140 = 65, 100·49/140 = 35

Estatística qui-quadrado

χ² = (22 − 26)²/26 + (18 − 14)²/14 + (69 − 65)²/65 + (31 − 35)²/35
χ² = 2,462

Resposta

χ² = 2,462

gl = 1. Para α = 0,05 o valor crítico é 3,841, então H₀ (independência) é não 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 = (3 − 1)·(6 − 1) = 10

Resposta

df = 10

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