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. AConfiabilidade entre avaliadores
  2. BValidade de conteúdo
  3. CValidade populacional
  4. DConsistência interna
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um departamento de psicologia recruta participantes só de disciplinas introdutórias de psicologia. Os críticos dizem que as amostras são "WEIRD". A que isso se refere?

  1. AAmostras com comportamento incomumente estranho
  2. BAmostras ocidentais, escolarizadas, industrializadas, ricas e democráticas, que podem não se generalizar
  3. CAmostras que desistem cedo dos estudos
  4. DAmostras recrutadas com métodos aleatórios ponderados
3.Estatística descritivaMédia
202530354045505560

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 57, 60, 19, 32, 51, 48, 26.

n = 7
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 50. Que proporção P dos valores está abaixo de 550?

μ = 500σ = 50x = 550
P =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 7azuis: 8

Um saco tem 7 bolas vermelhas e 8 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

7 / 8
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 10, p = 0,2: P(X ≤ 1) = ?k012345678910

Testam-se 10 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,2, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 10p = 0,2
P =
7.Distribuição normalMédia
32 min28,3 minX + Y?

X é normal com média 12 min e desvio padrão 1,5 min; Y é independente e normal com média 20 min e desvio padrão 2 min. Encontre a probabilidade P de X + Y ser maior que 28,3 min. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 12, σX = 1,5μY = 20, σY = 2X + Y > 28,3 min
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 178x = ?80%

As alturas de homens adultos seguem uma distribuição normal com média 178 cm e desvio-padrão 7 cm. Calcule o valor x abaixo do qual estão 80% delas (o percentil 80).

μ = 178σ = 7P = 80%
x = cm
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 100 celulares, média 51 h, desvio-padrão conhecido 20 h. Modelo 2: 40 celulares, média 53 h, desvio-padrão conhecido 9 h. Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 90% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 100x̄₁ = 51 hσ₁ = 20 hn₂ = 40x̄₂ = 53 hσ₂ = 9 h90%
E = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(10) = 1,8120LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 6 parcelas, produção média 98,5 kg, desvio-padrão 2 kg. Grupo de parcelas 2: 6 parcelas, média 108,5 kg, desvio-padrão 6,5 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 90% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 6x̄₁ = 98,5s₁ = 2n₂ = 6x̄₂ = 108,5s₂ = 6,590%t(10) = 1,812
E = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −1,98401,984

Uma amostra de 100 estudantes tem nota média 49,44 e desvio-padrão amostral 4. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 50.

μ₀ = 50x̄ = 49,44s = 4n = 100
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −2,57602,576

Uma amostra de 16 medições tem média 51,1. O desvio-padrão da população é 15. Calcule o limite inferior L do intervalo de confiança a 99 % para a média.

x̄ = 51,1σ = 15n = 1699%
L =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy34355376697011791389xy510406080

A tabela dá 6 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 6
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy36057178099411108xy5106080100x = 6

A tabela dá 5 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Preveja ŷ para x = 6.

n = 5x = 6
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes30333194funcionários37154193Total674872187

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

total da linha = 93total da coluna = 48N = 187
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil
dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 3 linhas e 3 colunas (sem contar os totais). Usando a tabela, encontre o valor crítico χ²crit ao nível de significância α = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · 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

C · Validade populacional
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Amostras ocidentais, escolarizadas, industrializadas, ricas e democráticas, que podem não se generalizar

Porque é esta a resposta

Henrich e colaboradores observaram que a maioria dos participantes de psicologia vem de sociedades WEIRD (Western, Educated, Industrialised, Rich, Democratic), que não representam a humanidade, o que ameaça a validade populacional.

Resposta

B · Amostras ocidentais, escolarizadas, industrializadas, ricas e democráticas, que podem não se generalizar
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 16,08

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 = 293/7 = 41,86

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 15,14² + 18,14² + (−22,86)² + (−9,857)² + 9,143² + 6,143² + (−15,86)² = 1551

Desvio-padrão

s = √(1551/6) = 16,08

Resposta

s = 16,08
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,8413

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

Tabela da normal padrão

Φ(1) = 0,8413
P = 0,8413

Resposta

P = 0,8413
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,2

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.

Primeira e segunda tiragem

P = 7/15 · 6/14 = 42/210 = 0,2

Resposta

P = 0,2
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,3758

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.

Zero e uma avaria

P(X = 0) = 0,810 = 0,1074
P(X = 1) = 10·0,2·0,89 = 0,2684

Some

P = 0,1074 + 0,2684 = 0,3758

Resposta

P = 0,3758
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,9306

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 soma

μ = 32 min, σ = √(1,5² + 2²) = 2,5 min

Padronizar

z = (28,3 − 32)/2,5 = −1,48

Cauda superior

P = 1 − Φ(−1,48) = 1 − 0,06944 = 0,9306

Resposta

P = 0,9306
8.Distribuição normal

Resposta: x = 183,9 cm

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) = 0,8 → z = 0,8416

De volta a x

x = 178 + 0,8416·7 = 183,89 cm

Resposta

x = 183,89 cm
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 4,038 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 = 51 − 53 = −2

Erro-padrão

SE = √(20²/100 + 9²/40) = 2,455

Margem de erro

E = 1,645·2,455 = 4,038

Resposta

E = 4,038 h

O intervalo contém 0, então os dados não mostram uma diferença significativa.

10.Intervalos de confiança

Resposta: E = 5,031 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 = (5·2² + 5·6,5²)/10 = 23,13
sp = 4,809

Margem de erro

E = 1,812·4,809·√(1/6 + 1/6) = 5,031

Resposta

E = 5,031 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −1,4

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 = 4/√100 = 4/10 = 0,4

Estatística de teste

t = (49,44 − 50)/0,4 = −1,4

Resposta

t = −1,4
t0,025; df = 99 = 1,984

|t| < 1.984, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: L = 41,44

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).

Margem de erro

E = 2,576·15/√16 = 9,66

Limite do intervalo

L = 51,1 − 9,66 = 41,44

Resposta

L = 41,44
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9867

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 = 400/6 = 66,67

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 312
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1409

Coeficiente de determinação

r² = 312²/(70·1409) = 0,9867

Resposta

r² = 0,9867

Cerca de 98,67% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 76,65

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 = 35/5 = 7
ȳ = 413/5 = 82,6

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 238

Reta de regressão

b = 238/40 = 5,95
a = 82,6 − 5,95·7 = 40,95
ŷ = 40,95 + 5,95·x

Previsão

ŷ = 40,95 + 5,95·6 = 76,65

Resposta

ŷ = 76,65
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 23,87

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 = 93·48/187 = 23,87

Resposta

E = 23,87
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 9,488

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)·(3 − 1) = 4

Tabela

χ²crit(df = 4, α = 0,05) = 9,488

Resposta

χ²crit = 9,488

Rejeite H₀ se o χ² calculado for maior que este valor.

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