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 pesquisador quer testar se há associação entre gênero (masculino/feminino) e gênero de filme preferido (quatro categorias). Qual teste é adequado?

  1. AANOVA de um fator
  2. BTeste qui-quadrado de independência
  3. CTeste t pareado
  4. DCorrelação de Pearson
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador manipula o humor exibindo um filme triste e depois pede aos participantes que avaliem quão tristes se sentem antes da tarefa principal. Por que essa avaliação é incluída?

  1. AComo checagem da manipulação, para confirmar que a VI funcionou como pretendido
  2. BComo a principal variável dependente do estudo
  3. CPara contrabalancear a ordem das condições
  4. DPara fazer o debriefing dos participantes sobre os objetivos
3.Estatística descritivaMédia
1520253035

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 38, 23, 24, 19, 11.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 70 e desvio-padrão 10. Calcule a pontuação z z de uma nota de 80.

μ = 70σ = 10x = 80
z =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,3520,1540,1560,35μ = 3

Para a distribuição mostrada, encontre o desvio padrão σ de X.

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0,35, 0,15, 0,15, 0,35
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−100,75200,2900,05

Um jogo custa €10 para jogar. Você ganha €30 com probabilidade 0,2 e €100 com probabilidade 0,05; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €10€30: p = 0,2€100: p = 0,05
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z e z = 0,8064

Arraste z para que a área sombreada entre −z e z sob a curva normal padrão seja 0,8064. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,8064
z =
8.Distribuição normalDifícil
157164171178185192199cmtopo 95%

Os alturas de homens adultos têm distribuição normal com média 178 cm e desvio padrão 7 cm. Arraste o ponto de corte para que os 95% superiores sombreados fiquem à direita dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 178 cmσ = 7 cm95%
x = cm
9.Intervalos de confiançaMédia
x̄E₁ = 8,699%, n = 50x̄E₂ = ?90%, n = 50

Um intervalo de confiança de 99% para uma média, baseado em 50 observações e σ conhecido, tem margem de erro de 8,6. Qual é a margem de erro E₂ de um intervalo de 90% com os mesmos dados?

99%n₁ = 50E₁ = 8,690%
E₂ =
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(19) = 2,8610LUx̄₁ − x̄₂E = ?99%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 7 parcelas, produção média 48 kg, desvio-padrão 1,5 kg. Grupo de parcelas 2: 14 parcelas, média 37,5 kg, desvio-padrão 2 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 99% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 7x̄₁ = 48s₁ = 1,5n₂ = 14x̄₂ = 37,5s₂ = 299%t(19) = 2,861
E = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,13102,131

Uma amostra de 16 estudantes tem nota média 206,3 e desvio-padrão amostral 12. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 200.

μ₀ = 200x̄ = 206,3s = 12n = 16
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
−1,961,96z = ?

Em um ensaio, 150 de 250 pacientes com o tratamento A se recuperam, e 48 de 100 pacientes com o tratamento B. Usando a proporção combinada, encontre a estatística de teste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 150n₁ = 250x₂ = 48n₂ = 100
z =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy17841994211042310525121xy2025100120

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
xy165618632077228524882687xy202560708090ŷ = 69

A tabela dá 6 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Para que valor x a reta prevê ŷ = 69?

n = 6ŷ = 69
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes9121940funcionários233661120Total324880160

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 = 1602 × 3
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil
aprovadoreprovadoTotalfábrica A33740fábrica B8713100fábrica C6040100Total18060240dfα = 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: B · Teste qui-quadrado de independência

Porque é esta a resposta

O teste qui-quadrado compara as frequências observadas com as esperadas numa tabela de contingência para testar se duas variáveis categóricas estão associadas.

Resposta

B · Teste qui-quadrado de independência
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Como checagem da manipulação, para confirmar que a VI funcionou como pretendido

Porque é esta a resposta

Uma checagem da manipulação verifica se a VI produziu o estado psicológico pretendido. Sem ela, um resultado nulo poderia significar que a manipulação falhou.

Resposta

A · Como checagem da manipulação, para confirmar que a VI funcionou como pretendido
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 9,823

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 = 115/5 = 23

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 15² + 0² + 1² + (−4)² + (−12)² = 386

Desvio-padrão

s = √(386/4) = 9,823

Resposta

s = 9,823
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 = (80 − 70)/10 = 1

Resposta

z = 1
5.Probabilidades

Resposta: σ = 2,569

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 + 2·0,15 + 4·0,15 + 6·0,35 = 3

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,35 + 4·0,15 + 16·0,15 + 36·0,35 = 15,6

Variância

Var(X) = 15,6 − 3² = 6,6
σ = √6,6 = 2,569

Resposta

σ = 2,569
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = 1 €

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: 20 (p = 0,2), 90 (p = 0,05), −10 (p = 0,75)

Valor esperado

E(G) = 20·0,2 + 90·0,05 − 10·0,75 = 1 €

Resposta

E(G) = 1 €

Um valor positivo significa que você ganha dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,3

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 + 0,8064)/2 = 0,9032

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,9032 dentro da tabela e leia z.

z = 1,30

Resposta

z = 1,30
8.Distribuição normal

Resposta: x = 166,5 cm

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) = 0,05

z da tabela

z ≈ −1,64

De volta às unidades originais

x = 178 − 1,64·7 = 166,5 cm

Resposta

x = 166,5 cm
9.Intervalos de confiança

Resposta: E₂ = 5,492

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)·√(50/50) = 0,6386

Nova margem

E₂ = 8,6·0,6386 = 5,492

Resposta

E₂ = 5,492
10.Intervalos de confiança

Resposta: E = 2,459 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 = (6·1,5² + 13·2²)/19 = 3,447
sp = 1,857

Margem de erro

E = 2,861·1,857·√(1/7 + 1/14) = 2,459

Resposta

E = 2,459 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 2,1

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).

Erro-padrão

SE = 12/√16 = 12/4 = 3

Estatística de teste

t = (206,3 − 200)/3 = 2,1

Resposta

t = 2,1
t0,025; df = 15 = 2,131

|t| < 2.131, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = 2,046

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.

Proporções amostrais

p̂₁ = 150/250 = 0,6
p̂₂ = 48/100 = 0,48
p̂ = 198/350 = 0,5657

Erro-padrão sob H₀

SE = √(0,5657·0,4343·(1/250 + 1/100)) = 0,05865

Estatística de teste

z = (0,6 − 0,48)/0,05865 = 2,046

Resposta

z = 2,046

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

13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9742

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 = 105/5 = 21
ȳ = 508/5 = 101,6

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 170
Syy = Σ(y − ȳ)² = 761,2

Coeficiente de correlação

r = 170/√(40·761,2) = 0,9742

Resposta

r = 0,9742
14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 18,94

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 = 126/6 = 21
ȳ = 456/6 = 76

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 238

Reta de regressão

b = 238/70 = 3,4
a = 76 − 3,4·21 = 4,6
ŷ = 4,6 + 3,4·x

Resolver para x

x = (69 − 4,6)/3,4 = 18,94

Resposta

x = 18,94
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 0,2333

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

estudantes: 40·32/160 = 8, 40·48/160 = 12, 40·80/160 = 20
funcionários: 120·32/160 = 24, 120·48/160 = 36, 120·80/160 = 60

Estatística qui-quadrado

χ² = (9 − 8)²/8 + (12 − 12)²/12 + (19 − 20)²/20 + (23 − 24)²/24 + (36 − 36)²/36 + (61 − 60)²/60
χ² = 0,2333

Resposta

χ² = 0,2333

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 20,88

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

fábrica A: 30, 10
fábrica B: 75, 25
fábrica C: 75, 25

Estatística qui-quadrado

χ² = (33 − 30)²/30 + (7 − 10)²/10 + (87 − 75)²/75 + (13 − 25)²/25 + (60 − 75)²/75 + (40 − 25)²/25
χ² = 20,88

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
20,88 > 9,210

Resposta

χ² = 20,88

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

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