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

Validade ecológica refere-se a:

  1. AO quanto os resultados se generalizam para situações da vida real
  2. BSe um teste prevê comportamento futuro
  3. CSe um teste parece medir a coisa certa
  4. DO quanto um teste é consistente ao longo do tempo
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

O exercício reduz a depressão, e o efeito ocorre porque o exercício melhora o sono, o que por sua vez reduz a depressão. O sono é mais bem descrito como:

  1. AMediador
  2. BVariável estranha
  3. CVariável de controle
  4. DModerador
3.Estatística descritivaMédia
1520253035404550

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 26, 53, 29, 13, 29.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 50 e desvio-padrão 12. Que proporção P dos valores está acima de 38?

μ = 50σ = 12x = 38
P =
5.ProbabilidadesMédia
P(pelo menos um seis) = ??1?2?3?4P(seis) = 1/6 em cada lançamento

Lança-se um dado equilibrado 4 vezes. Qual é a probabilidade P de sair pelo menos um seis?

n = 4
P =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−100,78300,21900,02

Um jogo custa €10 para jogar. Você ganha €40 com probabilidade 0,2 e €200 com probabilidade 0,02; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €10€40: p = 0,2€200: p = 0,02
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z e z = 0,8611

Arraste z para que a área sombreada entre −z e z sob a curva normal padrão seja 0,8611. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,8611
z =
8.Distribuição normalDifícil
0,04 mm0D − d?

Os diâmetros D dos furos são normais com média 25,04 mm e desvio padrão 0,02 mm. Os diâmetros d dos eixos são independentes e normais com média 25 mm e desvio padrão 0,02 mm. Um eixo escolhido ao acaso encaixa quando D − d > 0. Encontre a probabilidade P de ele encaixar. Arredonde z para duas casas decimais.

furo: μ = 25,04 mm, σ = 0,02 mmeixo: μ = 25 mm, σ = 0,02 mm
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E90%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 30 celulares, média 129,5 h, desvio-padrão conhecido 10 h. Modelo 2: 100 celulares, média 140 h, desvio-padrão conhecido 8 h. Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 90% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 30x̄₁ = 129,5 hσ₁ = 10 hn₂ = 100x̄₂ = 140 hσ₂ = 8 h90%
limite superior = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(29) = 1,6990LU = ?x̄₁ − x̄₂E90%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 13 parcelas, produção média 15 kg, desvio-padrão 8 kg. Grupo de parcelas 2: 18 parcelas, média 19 kg, desvio-padrão 1 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 90% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 13x̄₁ = 15s₁ = 8n₂ = 18x̄₂ = 19s₂ = 190%t(29) = 1,699
limite superior = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,06402,064

Uma amostra de 25 estudantes tem nota média 103,6 e desvio-padrão amostral 15. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 100.

μ₀ = 100x̄ = 103,6s = 15n = 25
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
μ₀x̄c

Um teste z unilateral de H₀: μ = 80 contra H₁: μ > 80 é feito com α = 0,10 e uma amostra de 64; o desvio-padrão é conhecido e vale 12. Na realidade a média é 81,65. Encontre o poder 1 − β do teste em porcentagem.

μ₀ = 80μ = 81,65σ = 12n = 64α = 0,10
1 − β = %
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy1463166918882010422112xy15206080100

A tabela dá 5 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy128224322416514xy24152025x = 3,5

A tabela dá 5 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Preveja ŷ para x = 3,5.

n = 5x = 3,5
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano183151100rural155748120Total338899220

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 = 2202 × 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

Um teste qui-quadrado de aderência verifica se as frequências em 7 categorias seguem uma distribuição de Poisson cuja média é estimada a partir dos mesmos dados. Usando a tabela, encontre o valor crítico χ²crit ao nível de significância α = 0,01.

α = 0,01
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · O quanto os resultados se generalizam para situações da vida real

Porque é esta a resposta

A validade ecológica trata de saber se os resultados se aplicam a situações cotidianas. Estudos de laboratório muito controlados costumam ter baixa validade ecológica.

Resposta

A · O quanto os resultados se generalizam para situações da vida real
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Mediador

Porque é esta a resposta

Um mediador fica no caminho causal entre o preditor e o desfecho, explicando como ou por que o efeito ocorre.

Resposta

A · Mediador
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 14,46

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 = 150/5 = 30

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−4)² + 23² + (−1)² + (−17)² + (−1)² = 836

Desvio-padrão

s = √(836/4) = 14,46

Resposta

s = 14,46
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) = 0,1587
P = 1 − 0,1587 = 0,8413

Resposta

P = 0,8413
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,5177

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.

Complementar

P(nenhum seis) = (5/6)4 = 0,4823
P = 1 − 0,4823 = 0,5177

Resposta

P = 0,5177
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = 2 €

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: 30 (p = 0,2), 190 (p = 0,02), −10 (p = 0,78)

Valor esperado

E(G) = 30·0,2 + 190·0,02 − 10·0,78 = 2 €

Resposta

E(G) = 2 €

Um valor positivo significa que você ganha dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,48

De uma área de volta a z: Φ(z) é a área à esquerda de z. Para uma área de cauda esquerda A, encontre na tabela o z com Φ(z) = A. Uma área de cauda direita A significa Φ(z) = 1 − A. Uma área central A entre −z e z deixa (1 − A)/2 em cada cauda, então Φ(z) = (1 + A)/2. Para um valor x, use x = μ + zσ.

Área à esquerda de z

Φ(z) = (1 + 0,8611)/2 = 0,9306

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,9306 dentro da tabela e leia z.

z = 1,48

Resposta

z = 1,48
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,9207

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 = 25,04 − 25 = 0,04 mm, σ = 0,02828 mm

Padronizar

z = (0 − 0,04)/0,02828 = −1,41

Probabilidades

P = 1 − Φ(−1,41) = 0,9207

Resposta

P = 0,9207
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = −7,221 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 = 129,5 − 140 = −10,5

Erro-padrão

SE = √(10²/30 + 8²/100) = 1,993

Margem de erro

E = 1,645·1,993 = 3,279

Intervalo

−10,5 ± 3,279 → [−13,78, −7,221]

Resposta

limite superior = −7,221 h

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

10.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = −0,7826 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 = (12·8² + 17·1²)/29 = 27,07
sp = 5,203

Margem de erro

E = 1,699·5,203·√(1/13 + 1/18) = 3,217

Intervalo

−4 ± 3,217 → [−7,217, −0,7826]

Resposta

limite superior = −0,7826 kg
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 = 15/√25 = 15/5 = 3

Estatística de teste

t = (103,6 − 100)/3 = 1,2

Resposta

t = 1,2
t0,025; df = 24 = 2,064

|t| < 2.064, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: 1 − β = 42,78 %

Poder de um teste: poder = 1 − β é a probabilidade de rejeitar H₀ quando ela é falsa. Encontre o limite x̄c a partir de μ₀ e z_α, depois calcule a probabilidade de cair além de x̄c usando a média verdadeira: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

Média amostral crítica

SE = 12/√64 = 1,5
x̄c = 80 + 1,282·1,5 = 81,92

z sob a média verdadeira

z = (81,92 − 81,65)/1,5 = 0,182

Potência

poder = P(Z > 0,182) = 42,78%
1 − β = 42,78%

Resposta

1 − β = 42,78%
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9873

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 = 90/5 = 18
ȳ = 436/5 = 87,2

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 266
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1815

Coeficiente de correlação

r = 266/√(40·1815) = 0,9873

Resposta

r = 0,9873
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 19

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 = 15/5 = 3
ȳ = 104/5 = 20,8

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −36

Reta de regressão

b = −36/10 = −3,6
a = 20,8 − (−3,6)·3 = 31,6
ŷ = 31,6 − 3,6·x

Previsão

ŷ = 31,6 + (−3,6)·3,5 = 19

Resposta

ŷ = 19
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 6,279

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: 100·33/220 = 15, 100·88/220 = 40, 100·99/220 = 45
rural: 120·33/220 = 18, 120·88/220 = 48, 120·99/220 = 54

Estatística qui-quadrado

χ² = (18 − 15)²/15 + (31 − 40)²/40 + (51 − 45)²/45 + (15 − 18)²/18 + (57 − 48)²/48 + (48 − 54)²/54
χ² = 6,279

Resposta

χ² = 6,279

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 15,09

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 = 7 − 1 − 1 = 5

Tabela

χ²crit(df = 5, α = 0,01) = 15,086

Resposta

χ²crit = 15,086

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

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