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

A confiabilidade das metades (split-half) envolve:

  1. AComparar os escores de duas metades do mesmo teste para verificar a consistência interna
  2. BTestar duas metades da amostra em momentos diferentes
  3. CUsar dois observadores, cada um em metade das sessões
  4. DDividir a amostra em um grupo experimental e um de controle e comparar seus escores
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Qual é o principal objetivo da alocação aleatória às condições num experimento?

  1. ATornar a amostra representativa da população-alvo para que os resultados possam ser generalizados
  2. BAumentar a taxa de resposta
  3. CGarantir que os participantes não saibam o objetivo
  4. DDistribuir igualmente as variáveis dos participantes para que não confundam os resultados
3.Estatística descritivaMédia
2025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 39, 17, 48, 58, 24, 44, 59.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 40. Calcule a pontuação z z de uma nota de 460.

μ = 500σ = 40x = 460
z =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)10,1520,3530,240,2550,05μ = 2,7

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

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0,15, 0,35, 0,2, 0,25, 0,05
Var(X) =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−30,6860,31470,02

Um jogo custa €3 para jogar. Você ganha €9 com probabilidade 0,3 e €150 com probabilidade 0,02; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €3€9: p = 0,3€150: p = 0,02
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
400 g405,7 gT = X₁ + … + X₁₀?

As massas de parafusos são independentes e normais com média 40 g e desvio padrão 1,2 g. Encontre a probabilidade P de a massa total de 10 deles ficar abaixo de 405,7 g. Arredonde z para duas casas decimais.

μ = 40 gσ = 1,2 gn = 10< 405.7 g
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 = 5,790%, n = 100x̄E₂ = ?95%, n = 400

Um intervalo de confiança de 90% para uma média, baseado em 100 observações e σ conhecido, tem margem de erro de 5,7. Qual é a margem de erro E₂ de um intervalo de 95% baseado em 400 observações?

90%n₁ = 100E₁ = 5,795%n₂ = 400
E₂ =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 34, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2,595%

O desvio-padrão da população é 34. 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 2,5?

σ = 34E = 2,595%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,01102,011

Uma amostra de 49 estudantes tem nota média 201 e desvio-padrão amostral 4. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 200.

μ₀ = 200x̄ = 201s = 4n = 49
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −2,57602,576

Uma amostra de 64 medições tem média 199,8. O desvio-padrão da população é 15. Calcule o limite superior U do intervalo de confiança a 99 % para a média.

x̄ = 199,8σ = 15n = 6499%
U =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy181032012222133241482616228166xy2025100120140160

A tabela dá 6 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 6Σx = 138Σy = 834Σx² = 3244Σy² = 118886Σxy = 19632
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy26496981310171221xy5105101520x = 11

A tabela dá 6 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Preveja ŷ para x = 11.

n = 6x = 11
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
melhorounão melhorouTotalnovo medicamento293160placebo621880Total9149140

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
aprovadoreprovadoTotallinha 1312960linha 26832100linha 3691180Total16872240dfα = 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 = 0,01 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 = 2403 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Comparar os escores de duas metades do mesmo teste para verificar a consistência interna

Porque é esta a resposta

Se as duas metades medem o mesmo construto, seus escores devem ter correlação alta. O alfa de Cronbach estende essa ideia a todas as divisões possíveis.

Resposta

A · Comparar os escores de duas metades do mesmo teste para verificar a consistência interna
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Distribuir igualmente as variáveis dos participantes para que não confundam os resultados

Porque é esta a resposta

A alocação aleatória equilibra as diferenças individuais entre as condições, sustentando conclusões causais. A amostragem aleatória diz respeito à generalização para uma população.

Resposta

D · Distribuir igualmente as variáveis dos participantes para que não confundam os resultados
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 16,02

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 = 289/7 = 41,29

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−2,286)² + (−24,29)² + 6,714² + 16,71² + (−17,29)² + 2,714² + 17,71² = 1539

Desvio-padrão

s = √(1539/6) = 16,02

Resposta

s = 16,02
4.Estatística descritiva

Resposta: z = −1

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 = (460 − 500)/40 = −1

Resposta

z = −1
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 = 1·0,15 + 2·0,35 + 3·0,2 + 4·0,25 + 5·0,05 = 2,7

Média dos quadrados

E(X²) = 1·0,15 + 4·0,35 + 9·0,2 + 16·0,25 + 25·0,05 = 8,6

Variância

Var(X) = 8,6 − 2,7² = 1,31

Resposta

Var(X) = 1,31
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = 2,7 €

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.

Resultados líquidos

G: 6 (p = 0,3), 147 (p = 0,02), −3 (p = 0,68)

Valor esperado

E(G) = 6·0,3 + 147·0,02 − 3·0,68 = 2,7 €

Resposta

E(G) = 2,7 €

Um valor positivo significa que você ganha dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,9332

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 = 400 g, σT = 1,2·√10 = 3,795 g

Padronizar

z = (405,7 − 400)/3,795 = 1,5

Probabilidades

P = Φ(1,5) = 0,9332

Resposta

P = 0,9332
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 = 3,396

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 = (1,96/1,645)·√(100/400) = 0,5957

Nova margem

E₂ = 5,7·0,5957 = 3,396

Resposta

E₂ = 3,396
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 711

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 = (1,96·34/2,5)² = 710,5

Arredondar para cima

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

n = 711

Resposta

n = 711
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 1,75

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/√49 = 4/7 = 0,5714

Estatística de teste

t = (201 − 200)/0,5714 = 1,75

Resposta

t = 1,75
t0,025; df = 48 = 2,011

|t| < 2.011, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: U = 204,6

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/√64 = 4,83

Limite do intervalo

U = 199,8 + 4,83 = 204,6

Resposta

U = 204,6
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9886

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 = 19632 − 138·834/6 = 450
Sxx = 3244 − 138²/6 = 70
Syy = 118886 − 834²/6 = 2960

Coeficiente de correlação

r = 450/√(70·2960) = 0,9886

Resposta

r = 0,9886
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 18,39

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 = 42/6 = 7
ȳ = 75/6 = 12,5

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 103

Reta de regressão

b = 103/70 = 1,471
a = 12,5 − 1,471·7 = 2,2
ŷ = 2,2 + 1,471·x

Previsão

ŷ = 2,2 + 1,471·11 = 18,39

Resposta

ŷ = 18,39
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 12,82

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: 60·91/140 = 39, 60·49/140 = 21
placebo: 80·91/140 = 52, 80·49/140 = 28

Estatística qui-quadrado

χ² = (29 − 39)²/39 + (31 − 21)²/21 + (62 − 52)²/52 + (18 − 28)²/28
χ² = 12,82

Resposta

χ² = 12,82

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 19,85

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

linha 1: 42, 18
linha 2: 70, 30
linha 3: 56, 24

Estatística qui-quadrado

χ² = (31 − 42)²/42 + (29 − 18)²/18 + (68 − 70)²/70 + (32 − 30)²/30 + (69 − 56)²/56 + (11 − 24)²/24
χ² = 19,85

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
19,85 > 9,210

Resposta

χ² = 19,85

χ² está acima do valor crítico, então H₀ é rejeitada: as variáveis parecem estar relacionadas.

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