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

O viés do experimentador é reduzido mais diretamente:

  1. AUsando uma amostra maior
  2. BUsando para coletar os dados um pesquisador que não conhece a hipótese nem as condições
  3. CUsando uma hipótese unicaudal
  4. DUsando apenas voluntários
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador usa questionário, entrevistas e observação para estudar o estresse no trabalho, e os resultados concordam. Como se chama essa abordagem?

  1. AReplicação
  2. BEstratificação
  3. CTriangulação
  4. DContrabalanceamento
3.Estatística descritivaMédia
253035404550

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 25, 47, 29, 53, 24, 26, 31.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 170 e desvio-padrão 12. Que proporção P dos valores está abaixo de 158?

μ = 170σ = 12x = 158
P =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 6azuis: 5

Um saco tem 6 bolas vermelhas e 5 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

6 / 5
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 6, p = 0,7: P(X = 1) = ?k0123456

Um teste tem 6 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,7, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 1?

n = 6p = 0,7k = 1
P =
7.Distribuição normalMédia
242,5256P = ?

As massas de sacos seguem uma distribuição normal com média 250 g e desvio-padrão 5 g. Que fração está entre 242,5 e 256 g? Dê P em forma decimal.

μ = 250σ = 5x1 = 242,5x2 = 256
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 500x = ?95%

As durações de baterias seguem uma distribuição normal com média 500 h e desvio-padrão 40 h. Calcule o valor x abaixo do qual estão 95% delas (o percentil 95).

μ = 500σ = 40P = 95%
x = h
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 15, s = 11,5LUx̄ = 21E = ?95%

Uma amostra de 15 itens tem média 21 e desvio-padrão s = 11,5. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 95% para a média.

n = 15x̄ = 21s = 11,595%t(14) = 2,145
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 27, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 195%

O desvio-padrão da população é 27. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 95% para a média tenha margem de erro de no máximo 1?

σ = 27E = 195%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,1792,179t = ?df = 12

Dois métodos de ensino são comparados. Grupo 1: 9 alunos, nota média 75, desvio-padrão 7. Grupo 2: 5 alunos, nota média 91, desvio-padrão 12. 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 = 9x̄₁ = 75s₁ = 7n₂ = 5x̄₂ = 91s₂ = 12
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 4α = 0,05βσ = 22, poder 95%, n = ?

Um teste z unilateral com α = 0,05 deve detectar um deslocamento da média de 4 unidades com poder de 95%. O desvio-padrão é 22. Encontre o tamanho mínimo da amostra n.

α = 0,05poder = 95%δ = 4σ = 22zα = 1,645zβ = 1,645
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy124225322421517616xy2462025

A tabela dá 6 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 6Σx = 21Σy = 125Σx² = 91Σy² = 2671Σxy = 405
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy34855677097911851392xy5106080ŷ = 90

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. Para que valor x a reta prevê ŷ = 90?

n = 6ŷ = 90
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
melhorounão melhorouTotalnovo medicamento6535100placebo3565100Total100100200

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 = 2002 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil
simnãoTotal18–30 anos15456031–50 anos11294051+ anos3466100Total60140200dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

A tabela mostra frequências observadas. Teste ao nível α = 0,05 se as duas variáveis são independentes (sem correção de continuidade). Calcule a estatística de teste χ² e depois compare-a com o valor crítico da tabela.

N = 2003 × 2α = 0,05
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Usando para coletar os dados um pesquisador que não conhece a hipótese nem as condições

Porque é esta a resposta

Experimentadores que conhecem a hipótese podem influenciar sem querer os participantes ou os registros. Procedimentos cegos ou duplo-cegos e instruções padronizadas reduzem isso.

Resposta

B · Usando para coletar os dados um pesquisador que não conhece a hipótese nem as condições
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Triangulação

Porque é esta a resposta

A triangulação usa vários métodos, fontes ou pesquisadores. A concordância entre eles aumenta a confiança na validade dos resultados.

Resposta

C · Triangulação
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 11,6

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 = 235/7 = 33,57

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−8,571)² + 13,43² + (−4,571)² + 19,43² + (−9,571)² + (−7,571)² + (−2,571)² = 807,7

Desvio-padrão

s = √(807,7/6) = 11,6

Resposta

s = 11,6
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,1587

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) = 0,1587
P = 0,1587

Resposta

P = 0,1587
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,2727

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 = 6/11 · 5/10 = 30/110 = 0,2727

Resposta

P = 0,2727
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,01021

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.

Fórmula binomial

P(X = 1) = 6·0,71·0,35 = 6·0,7·0,00243 = 0,01021

Resposta

P = 0,01021
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8181

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 = (242,5 − 250)/5 = −1,5
z₂ = (256 − 250)/5 = 1,2

Área entre os valores

P = Φ(1,2) − Φ(−1,5) = 0,8849 − 0,06681 = 0,8181

Resposta

P = 0,8181
8.Distribuição normal

Resposta: x = 565,8 h

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) = 0,95 → z = 1,645

De volta a x

x = 500 + 1,645·40 = 565,8 h

Resposta

x = 565,8 h
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 6,369

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 = 14, t = 2,145

Margem de erro

E = 2,145·11,5/√15 = 6,369

Resposta

E = 6,369
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 2801

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 = (1,96·27/1)² = 2801

Arredondar para cima

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

n = 2801

Resposta

n = 2801
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −3,194

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 = (8·7² + 4·12²)/12 = 80,67
sp = 8,981

Erro-padrão

SE = 8,981·√(1/9 + 1/5) = 5,01

Estatística de teste

t = (75 − 91)/5,01 = −3,194

Resposta

t = −3,194

Com gl = 12, o valor crítico bilateral a 5% é 2,179; |t| é maior, então H₀ é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 328

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 + 1,645)·22/4)² = 327,4

Arredondar para cima

n = 328

Resposta

n = 328
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = −0,9503

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 = 405 − 21·125/6 = −32,5
Sxx = 91 − 21²/6 = 17,5
Syy = 2671 − 125²/6 = 66,83

Coeficiente de correlação

r = −32,5/√(17,5·66,83) = −0,9503

Resposta

r = −0,9503
14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 12,06

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 = 430/6 = 71,67

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 316

Reta de regressão

b = 316/70 = 4,514
a = 71,67 − 4,514·8 = 35,55
ŷ = 35,55 + 4,514·x

Resolver para x

x = (90 − 35,55)/4,514 = 12,06

Resposta

x = 12,06
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 18

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

novo medicamento: 100·100/200 = 50, 100·100/200 = 50
placebo: 100·100/200 = 50, 100·100/200 = 50

Estatística qui-quadrado

χ² = (65 − 50)²/50 + (35 − 50)²/50 + (35 − 50)²/50 + (65 − 50)²/50
χ² = 18

Resposta

χ² = 18

gl = 1. Para α = 0,05 o valor crítico é 3,841, então H₀ (independência) é rejeitada.

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 1,595

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

18–30 anos: 18, 42
31–50 anos: 12, 28
51+ anos: 30, 70

Estatística qui-quadrado

χ² = (15 − 18)²/18 + (45 − 42)²/42 + (11 − 12)²/12 + (29 − 28)²/28 + (34 − 30)²/30 + (66 − 70)²/70
χ² = 1,595

Decisão

df = 2, χ²crit = 5,991
1,595 < 5,991

Resposta

χ² = 1,595

χ² está abaixo do valor crítico, então H₀ não é rejeitada: não há evidência significativa de relação.

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