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 estudante tira 130 num teste com média 100 e desvio padrão 15. Qual é o escore z?

  1. A2,0
  2. B3,0
  3. C1,5
  4. D0,5
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Na teoria fundamentada (grounded theory), a coleta de dados continua até:

  1. AAtingir a saturação teórica, quando novos dados não acrescentam novas categorias
  2. BConfirmar a hipótese original
  3. CEntrevistar pelo menos 1,000 participantes
  4. DObter um valor p abaixo de 0,05
3.Estatística descritivaMédia
25303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 39, 59, 30, 36, 52, 21.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 40. Que proporção P dos valores está abaixo de 540?

μ = 500σ = 40x = 540
P =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 4azuis: 5

Um saco tem 4 bolas vermelhas e 5 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

4 / 5
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 11, p = 0,5: P(X ≤ 1) = ?k01234567891011

Testam-se 11 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,5, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 11p = 0,5
P =
7.Distribuição normalMédia
105 s114,6 sX + Y?

X é normal com média 60 s e desvio padrão 5 s; Y é independente e normal com média 45 s e desvio padrão 4 s. Encontre a probabilidade P de X + Y ser maior que 114,6 s. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 60, σX = 5μY = 45, σY = 4X + Y > 114,6 s
P =
8.Distribuição normalDifícil
10 cm0X − Y?

As alturas X dos homens e Y das mulheres de um grupo são independentes e normais: X tem média 180 cm e desvio padrão 10 cm, Y tem média 170 cm e desvio padrão 12 cm. Encontre a probabilidade P de X ser maior que Y. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 180 cm, σX = 10 cmμY = 170 cm, σY = 12 cm
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
x̄E₁ = 4,499%, n = 25x̄E₂ = ?90%, n = 225

Um intervalo de confiança de 99% para uma média, baseado em 25 observações e σ conhecido, tem margem de erro de 4,4. Qual é a margem de erro E₂ de um intervalo de 90% baseado em 225 observações?

99%n₁ = 25E₁ = 4,490%n₂ = 225
E₂ =
10.Intervalos de confiançaDifícil
p ≈ 0,8, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0290%

Um estudo piloto sugere que cerca de 0,8 dos produtos são defeituosos. Quantos produtos n devem ser inspecionados para que um intervalo de confiança de 90% para a proporção tenha margem de erro de no máximo 0,02?

p ≈ 0,8E = 0,0290%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−1,961,96z = ?

Duas linhas de produção fabricam a mesma peça. Linha 1: uma amostra de 50 peças tem comprimento médio de 58 mm, e o desvio-padrão conhecido da linha é 10 mm. Linha 2: uma amostra de 80 peças tem média de 55,7 mm, desvio-padrão conhecido de 5 mm. Encontre a estatística de teste z para H₀: μ₁ = μ₂, tomando a diferença como x̄₁ − x̄₂ (linha 1 menos linha 2).

n₁ = 50x̄₁ = 58 mmσ₁ = 10 mmn₂ = 80x̄₂ = 55,7 mmσ₂ = 5 mm
z =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,64501,645

Uma amostra de 36 medições tem média 74,2. O desvio-padrão da população é 4. Calcule o limite inferior L do intervalo de confiança a 90 % para a média.

x̄ = 74,2σ = 4n = 3690%
L =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy234761381310151221xy5101020

A tabela dá 6 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 6Σx = 42Σy = 72Σx² = 364Σy² = 1062Σxy = 618
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy132340542749954xy54050x = 8

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. É feita uma nova observação (8, 49). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(8, 49)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano1661840rural44241280Total603030120

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 = 1202 × 3
χ² =
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 2 linhas e 5 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: A · 2,0

Porque é esta a resposta

(130 − 100) / 15 = 2. O escore está dois desvios padrão acima da média, acima de cerca de 97–98% das pessoas.

Resposta

A · 2,0
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Atingir a saturação teórica, quando novos dados não acrescentam novas categorias

Porque é esta a resposta

A teoria fundamentada desenvolve a teoria de forma indutiva, coletando e codificando os dados ao mesmo tempo, e para a amostragem quando novos dados já não desenvolvem as categorias.

Resposta

A · Atingir a saturação teórica, quando novos dados não acrescentam novas categorias
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 14,01

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 = 237/6 = 39,5

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−0,5)² + 19,5² + (−9,5)² + (−3,5)² + 12,5² + (−18,5)² = 981,5

Desvio-padrão

s = √(981,5/5) = 14,01

Resposta

s = 14,01
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 = 0,1667

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 = 4/9 · 3/8 = 12/72 = 0,1667

Resposta

P = 0,1667
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,005859

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) = 0,511 = 0,0004883
P(X = 1) = 11·0,5·0,510 = 0,005371

Some

P = 0,0004883 + 0,005371 = 0,005859

Resposta

P = 0,005859
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,06681

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 = 105 s, σ = √(5² + 4²) = 6,403 s

Padronizar

z = (114,6 − 105)/6,403 = 1,5

Cauda superior

P = 1 − Φ(1,5) = 1 − 0,9332 = 0,06681

Resposta

P = 0,06681
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,7389

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 = 180 − 170 = 10 cm, σ = 15,62 cm

Padronizar

z = (0 − 10)/15,62 = −0,64

Probabilidades

P = 1 − Φ(−0,64) = 0,7389

Resposta

P = 0,7389
9.Intervalos de confiança

Resposta: E₂ = 0,9366

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 = (1,645/2,576)·√(25/225) = 0,2129

Nova margem

E₂ = 4,4·0,2129 = 0,9366

Resposta

E₂ = 0,9366
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 1083

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.

Resolver em ordem a n

n = 1,645²·0,8·0,2/0,02² = 1082

Arredondar para cima

n = 1083

Resposta

n = 1083
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = 1,512

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.

Erro-padrão da diferença

SE = √(10²/50 + 5²/80) = √2,312 = 1,521

Estatística de teste

z = (58 − 55,7)/1,521 = 1,512

Resposta

z = 1,512

|z| < 1,96, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: L = 73,1

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 = 1,645·4/√36 = 1,097

Limite do intervalo

L = 74,2 − 1,097 = 73,1

Resposta

L = 73,1
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9683

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 = 618 − 42·72/6 = 114
Sxx = 364 − 42²/6 = 70
Syy = 1062 − 72²/6 = 198

Coeficiente de correlação

r = 114/√(70·198) = 0,9683

Resposta

r = 0,9683
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −2,35

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 = 25/5 = 5
ȳ = 217/5 = 43,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 106

Reta de regressão

b = 106/40 = 2,65
a = 43,4 − 2,65·5 = 30,15
ŷ = 30,15 + 2,65·x

Valor previsto

ŷ = 30,15 + 2,65·8 = 51,35

Resíduo

e = 49 − 51,35 = −2,35

Resposta

e = −2,35

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 13,2

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

urbano: 40·60/120 = 20, 40·30/120 = 10, 40·30/120 = 10
rural: 80·60/120 = 40, 80·30/120 = 20, 80·30/120 = 20

Estatística qui-quadrado

χ² = (16 − 20)²/20 + (6 − 10)²/10 + (18 − 10)²/10 + (44 − 40)²/40 + (24 − 20)²/20 + (12 − 20)²/20
χ² = 13,2

Resposta

χ² = 13,2

gl = 2. Para α = 0,05 o valor crítico é 5,991, então H₀ (independência) é rejeitada.

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 = (2 − 1)·(5 − 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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