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

Numa correlação, r = 0,40. Que proporção da variância de uma variável é compartilhada com a outra?

  1. A16%
  2. B40%
  3. C4%
  4. D60%
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um estudo conclui que o efeito do estresse sobre a doença é mais fraco em pessoas com forte apoio social. O apoio social está atuando como:

  1. AMediador
  2. BVariável dependente
  3. CModerador
  4. DVariável de confusão
3.Estatística descritivaMédia
253035404550

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 38, 21, 53, 49, 54.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 170 e desvio-padrão 20. Que proporção P dos valores está abaixo de 195?

μ = 170σ = 20x = 195
P =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 7azuis: 6

Um saco tem 7 bolas vermelhas e 6 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

7 / 6
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 9, p = 0,1: P(X = 3) = ?k0123456789

Um teste tem 9 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,1, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 3?

n = 9p = 0,1k = 3
P =
7.Distribuição normalMédia
2343,1P = ?

As durações de entregas seguem uma distribuição normal com média 32 min e desvio-padrão 6 min. Que fração está entre 23 e 43,1 min? Dê P em forma decimal.

μ = 32σ = 6x1 = 23x2 = 43,1
P =
8.Distribuição normalDifícil
380420460500540580620hbase 80%

Os durações de baterias têm distribuição normal com média 500 h e desvio padrão 40 h. Arraste o ponto de corte para que os 80% inferiores sombreados fiquem à esquerda dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 500 hσ = 40 h80%
x = h
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E99%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 50 celulares, média 95 h, desvio-padrão conhecido 16 h. Modelo 2: 40 celulares, média 89 h, desvio-padrão conhecido 14 h. Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 99% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 50x̄₁ = 95 hσ₁ = 16 hn₂ = 40x̄₂ = 89 hσ₂ = 14 h99%
limite superior = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(29) = 2,0450L = ?Ux̄₁ − x̄₂E95%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 5 parcelas, produção média 73 kg, desvio-padrão 4,5 kg. Grupo de parcelas 2: 26 parcelas, média 73,5 kg, desvio-padrão 10 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre o limite inferior do intervalo de confiança de 95% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 5x̄₁ = 73s₁ = 4,5n₂ = 26x̄₂ = 73,5s₂ = 1095%t(29) = 2,045
limite inferior = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−0,86p = ?

Afirma-se que a média de uma população é 80; o desvio-padrão da população é conhecido e vale 7,5. Uma amostra aleatória de 25 observações tem média 78,71. Teste H₀: μ = 80 contra H₁: μ < 80. Encontre o valor p p.

μ₀ = 80σ = 7,5n = 25x̄ = 78,71H₁: μ < μ₀
p =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −2,57602,576

Uma amostra de 49 medições tem média 97,9. O desvio-padrão da população é 5. Calcule o limite superior U do intervalo de confiança a 99 % para a média.

x̄ = 97,9σ = 5n = 4999%
U =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy1423465567699791192xy510406080

A tabela dá 6 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 6
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy264126218251031xy510102030x = 9

A tabela dá 5 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (9, 32). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(9, 32)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes43262291funcionários2691752Total693539143

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

total da linha = 52total da coluna = 69N = 143
E =
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 compara frequências observadas em 5 categorias com proporções esperadas totalmente especificadas (nenhum parâmetro é estimado a partir dos 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 · 16%

Porque é esta a resposta

O coeficiente de determinação é r², aqui 0,40² = 0,16, então 16% da variância é compartilhada.

Resposta

A · 16%
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Moderador

Porque é esta a resposta

Um moderador altera a força ou a direção da relação entre duas variáveis. Um mediador explica o mecanismo pelo qual uma variável afeta outra.

Resposta

C · Moderador
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 13,84

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 = 215/5 = 43

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−5)² + (−22)² + 10² + 6² + 11² = 766

Desvio-padrão

s = √(766/4) = 13,84

Resposta

s = 13,84
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,8944

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 = 1,25

Tabela da normal padrão

Φ(1,25) = 0,8944
P = 0,8944

Resposta

P = 0,8944
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,2692

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 = 7/13 · 6/12 = 42/156 = 0,2692

Resposta

P = 0,2692
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,04464

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 = 3) = 84·0,13·0,96 = 84·0,001·0,5314 = 0,04464

Resposta

P = 0,04464
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,901

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 = (23 − 32)/6 = −1,5
z₂ = (43,1 − 32)/6 = 1,85

Área entre os valores

P = Φ(1,85) − Φ(−1,5) = 0,9678 − 0,06681 = 0,901

Resposta

P = 0,901
8.Distribuição normal

Resposta: x = 534 h

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

Φ(z) = 0,8

z da tabela

z ≈ 0,84

De volta às unidades originais

x = 500 + 0,84·40 = 534 h

Resposta

x = 534 h
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 14,15 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 = 95 − 89 = 6

Erro-padrão

SE = √(16²/50 + 14²/40) = 3,165

Margem de erro

E = 2,576·3,165 = 8,154

Intervalo

6 ± 8,154 → [−2,154, 14,15]

Resposta

limite superior = 14,15 h

O intervalo contém 0, então os dados não mostram uma diferença significativa.

10.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = −9,921 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 = (4·4,5² + 25·10²)/29 = 89
sp = 9,434

Margem de erro

E = 2,045·9,434·√(1/5 + 1/26) = 9,421

Intervalo

−0,5 ± 9,421 → [−9,921, 8,921]

Resposta

limite inferior = −9,921 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: p = 0,1949

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.

Estatística de teste

SE = σ/√n = 7,5/√25 = 1,5
z = (78,71 − 80)/1,5 = −0,86

Área da cauda

Φ(0,86) = 0,8051
1 − Φ(0,86) = 0,1949

Valor p

p = 0,1949

Resposta

p = 0,1949

p > 0,05, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5%.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: U = 99,74

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 = 2,576·5/√49 = 1,84

Limite do intervalo

U = 97,9 + 1,84 = 99,74

Resposta

U = 99,74
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9911

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 = 36/6 = 6
ȳ = 384/6 = 64

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 362
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1906

Coeficiente de correlação

r = 362/√(70·1906) = 0,9911

Resposta

r = 0,9911
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 3,55

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 = 95/5 = 19

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 126

Reta de regressão

b = 126/40 = 3,15
a = 19 − 3,15·6 = 0,1
ŷ = 0,1 + 3,15·x

Valor previsto

ŷ = 0,1 + 3,15·9 = 28,45

Resíduo

e = 32 − 28,45 = 3,55

Resposta

e = 3,55

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 25,09

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.

Frequência esperada

E = 52·69/143 = 25,09

Resposta

E = 25,09
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 13,28

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 = 5 − 1 = 4

Tabela

χ²crit(df = 4, α = 0,01) = 13,277

Resposta

χ²crit = 13,277

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

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