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 novo questionário de depressão prevê quais estudantes vão procurar tratamento no próximo ano. Isso apoia que tipo de validade?

  1. AValidade preditiva
  2. BValidade de conteúdo
  3. CValidade concorrente
  4. DValidade de face
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Aumentar o tamanho da amostra de um estudo, de forma mais direta:

  1. AGarante um resultado estatisticamente significativo se existir algum efeito
  2. BAumenta o poder estatístico para detectar um efeito real
  3. CAumenta o tamanho do efeito
  4. DRemove todo viés da amostra
3.Estatística descritivaMédia
253035404550

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 23, 43, 37, 50, 38.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 60 e desvio-padrão 12. Que proporção P dos valores está abaixo de 36?

μ = 60σ = 12x = 36
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,3510,220,2530,2μ = 1,3

Para a distribuição mostrada, encontre a variância Var(X) de X.

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,35, 0,2, 0,25, 0,2
Var(X) =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 8, p = 0,4: P(X = 4) = ?k012345678

Um teste tem 8 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,4, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 4?

n = 8p = 0,4k = 4
P =
7.Distribuição normalMédia
125 kg126,1 kgT = X₁ + … + X₅?

As massas de sacos de cimento são independentes e normais com média 25 kg e desvio padrão 0,5 kg. Encontre a probabilidade P de a massa total de 5 deles exceder 126,1 kg. Arredonde z para duas casas decimais.

μ = 25 kgσ = 0,5 kgn = 5> 126,1 kg
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 32x = ?90%

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 90% delas (o percentil 90).

μ = 32σ = 6P = 90%
x = min
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E90%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 40 celulares, média 99,5 h, desvio-padrão conhecido 18 h. Modelo 2: 60 celulares, média 110,5 h, desvio-padrão conhecido 19 h. Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 90% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 40x̄₁ = 99,5 hσ₁ = 18 hn₂ = 60x̄₂ = 110,5 hσ₂ = 19 h90%
limite superior = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
p = 0,5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0590%

Não se sabe nada de antemão sobre a proporção de produtos 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 0,05?

p = 0,5E = 0,0590%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,0302,03

Uma amostra de 36 estudantes tem nota média 121 e desvio-padrão amostral 5. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 120.

μ₀ = 120x̄ = 121s = 5n = 36
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 1,5α = 0,01βσ = 8, poder 80%, n = ?

Um teste z unilateral com α = 0,01 deve detectar um deslocamento da média de 1,5 unidades com poder de 80%. O desvio-padrão é 8. Encontre o tamanho mínimo da amostra n.

α = 0,01poder = 80%δ = 1,5σ = 8zα = 2,326zβ = 0,842
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy294156228331040xy51010203040

A tabela dá 5 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 5
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy126224321419515611xy24610152025x = 2,5

A tabela dá 6 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 (2,5, 18). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(2,5, 18)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno9242154turno noturno24323894Total335659148

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

total da linha = 94total da coluna = 59N = 148
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 2 linhas e 5 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

2 × 5
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Validade preditiva

Porque é esta a resposta

A validade preditiva se demonstra quando os escores preveem um critério posterior. A validade concorrente usa um critério medido ao mesmo tempo.

Resposta

A · Validade preditiva
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Aumenta o poder estatístico para detectar um efeito real

Porque é esta a resposta

Amostras maiores reduzem o erro-padrão, aumentando o poder. Não mudam o tamanho real do efeito nem eliminam viés sistemático.

Resposta

B · Aumenta o poder estatístico para detectar um efeito real
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 9,935

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 = 191/5 = 38,2

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−15,2)² + 4,8² + (−1,2)² + 11,8² + (−0,2)² = 394,8

Desvio-padrão

s = √(394,8/4) = 9,935

Resposta

s = 9,935
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,02275

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 = −2

Tabela da normal padrão

Φ(−2) = 0,02275
P = 0,02275

Resposta

P = 0,02275
5.Probabilidades

Resposta: Var(X) = 1,31

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 = 0·0,35 + 1·0,2 + 2·0,25 + 3·0,2 = 1,3

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,35 + 1·0,2 + 4·0,25 + 9·0,2 = 3

Variância

Var(X) = 3 − 1,3² = 1,31

Resposta

Var(X) = 1,31
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,2322

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 = 4) = 70·0,44·0,64 = 70·0,0256·0,1296 = 0,2322

Resposta

P = 0,2322
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,1635

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 do total

μT = 125 kg, σT = 0,5·√5 = 1,118 kg

Padronizar

z = (126,1 − 125)/1,118 = 0,98

Probabilidades

P = 1 − Φ(0,98) = 0,1635

Resposta

P = 0,1635
8.Distribuição normal

Resposta: x = 39,69 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) = 0,9 → z = 1,282

De volta a x

x = 32 + 1,282·6 = 39,69 min

Resposta

x = 39,69 min
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = −4,819 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 = 99,5 − 110,5 = −11

Erro-padrão

SE = √(18²/40 + 19²/60) = 3,757

Margem de erro

E = 1,645·3,757 = 6,181

Intervalo

−11 ± 6,181 → [−17,18, −4,819]

Resposta

limite superior = −4,819 h

O intervalo não contém 0, então as médias diferem significativamente.

10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 271

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 = 1,645²·0,5·0,5/0,05² = 270,6

Arredondar para cima

n = 271

Resposta

n = 271
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 1,2

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 = 5/√36 = 5/6 = 0,8333

Estatística de teste

t = (121 − 120)/0,8333 = 1,2

Resposta

t = 1,2
t0,025; df = 35 = 2,03

|t| < 2.03, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 286

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 = ((2,326 + 0,842)·8/1,5)² = 285,5

Arredondar para cima

n = 286

Resposta

n = 286
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9895

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 = 30/5 = 6
ȳ = 119/5 = 23,8

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 160
Syy = Σ(y − ȳ)² = 646,8

Coeficiente de determinação

r² = 160²/(40·646,8) = 0,9895

Resposta

r² = 0,9895

Cerca de 98,95% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −4,305

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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 116/6 = 19,33

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −52

Reta de regressão

b = −52/17,5 = −2,971
a = 19,33 − (−2,971)·3,5 = 29,73
ŷ = 29,73 − 2,971·x

Valor previsto

ŷ = 29,73 + (−2,971)·2,5 = 22,3

Resíduo

e = 18 − 22,3 = −4,305

Resposta

e = −4,305

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 37,47

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 = 94·59/148 = 37,47

Resposta

E = 37,47
16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 4

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

Resposta

df = 4

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