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 estudo é pré-registrado. Isso significa que:

  1. AO estudo já foi publicado
  2. BOs participantes registram seu consentimento on-line
  3. CAs hipóteses, os métodos e o plano de análise são registrados publicamente antes da coleta de dados
  4. DOs resultados foram conferidos e aprovados por um segundo estatístico independente antes da publicação
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador faz 20 análises num conjunto de dados e relata só aquela com p < 0,05. Essa prática se chama:

  1. AContrabalanceamento
  2. BTriangulação
  3. CPré-registro
  4. DP-hacking
3.Estatística descritivaMédia
152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 27, 14, 23, 58, 57, 23.

n = 6
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 50. Que proporção P dos valores está abaixo de 530?

μ = 500σ = 50x = 530
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,210,1520,3530,3μ = 1,75

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

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,2, 0,15, 0,35, 0,3
Var(X) =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 7, p = 0,25: P(X ≤ 1) = ?k01234567

Testam-se 7 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,25, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 7p = 0,25
P =
7.Distribuição normalMédia
169,95181,85P = ?

As alturas de homens adultos seguem uma distribuição normal com média 178 cm e desvio-padrão 7 cm. Que fração está entre 169,95 e 181,85 cm? Dê P em forma decimal.

μ = 178σ = 7x1 = 169,95x2 = 181,85
P =
8.Distribuição normalDifícil
35455565758595pontosbase 70%

Os notas de prova têm distribuição normal com média 65 pontos e desvio padrão 10 pontos. Arraste o ponto de corte para que os 70% inferiores sombreados fiquem à esquerda dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 65 pontosσ = 10 pontos70%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 20, sd​ = 4,70LU = ?d̄ = 5,9E95%

A pressão arterial de 20 pacientes é medida antes e depois de um tratamento. As diferenças d = antes − depois (mmHg) têm média 5,9 e desvio-padrão 4,7. Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 95% para a diferença média.

n = 20d̄ = 5,9sd = 4,795%t(19) = 2,093
limite superior = mmHg
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(14) = 1,7610LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 5 parcelas, produção média 62 kg, desvio-padrão 5 kg. Grupo de parcelas 2: 11 parcelas, média 64 kg, desvio-padrão 8,5 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 90% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 5x̄₁ = 62s₁ = 5n₂ = 11x̄₂ = 64s₂ = 8,590%t(14) = 1,761
E = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,06402,064

Uma amostra de 25 estudantes tem nota média 122,1 e desvio-padrão amostral 15. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 120.

μ₀ = 120x̄ = 122,1s = 15n = 25
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,9601,96

Uma amostra de 25 medições tem média 122,7. O desvio-padrão da população é 5. Calcule o limite inferior L do intervalo de confiança a 95 % para a média.

x̄ = 122,7σ = 5n = 2595%
L =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy1770199121104231112511027128xy202580100120

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 = 132Σy = 614Σx² = 2974Σy² = 64802Σxy = 13862
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy14631665187420932297xy152080100x = 19

A tabela dá 5 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Preveja ŷ para x = 19.

n = 5x = 19
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno14331966turno noturno3884389Total524162155

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

total da linha = 66total da coluna = 41N = 155
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil
aprovadoreprovadoTotal18–30 anos15254031–50 anos31296051+ anos241640Total7070140dfα = 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 = 0,05 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 = 1403 × 2α = 0,05
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · As hipóteses, os métodos e o plano de análise são registrados publicamente antes da coleta de dados

Porque é esta a resposta

O pré-registro separa as análises confirmatórias das exploratórias e reduz práticas como o p-hacking e o HARKing.

Resposta

C · As hipóteses, os métodos e o plano de análise são registrados publicamente antes da coleta de dados
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · P-hacking

Porque é esta a resposta

O p-hacking explora a flexibilidade da análise para obter significância, elevando a taxa de falsos positivos bem acima de 5%. O pré-registro e o relato transparente o reduzem.

Resposta

D · P-hacking
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 18,95

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 = 202/6 = 33,67

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−6,667)² + (−19,67)² + (−10,67)² + 24,33² + 23,33² + (−10,67)² = 1795

Desvio-padrão

s = √(1795/5) = 18,95

Resposta

s = 18,95
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,7257

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 = 0,6

Tabela da normal padrão

Φ(0,6) = 0,7257
P = 0,7257

Resposta

P = 0,7257
5.Probabilidades

Resposta: Var(X) = 1,188

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 = 0·0,2 + 1·0,15 + 2·0,35 + 3·0,3 = 1,75

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,2 + 1·0,15 + 4·0,35 + 9·0,3 = 4,25

Variância

Var(X) = 4,25 − 1,75² = 1,188

Resposta

Var(X) = 1,188
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,4449

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.

Zero e uma avaria

P(X = 0) = 0,757 = 0,1335
P(X = 1) = 7·0,25·0,756 = 0,3115

Some

P = 0,1335 + 0,3115 = 0,4449

Resposta

P = 0,4449
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,5838

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 = (169,95 − 178)/7 = −1,15
z₂ = (181,85 − 178)/7 = 0,55

Área entre os valores

P = Φ(0,55) − Φ(−1,15) = 0,7088 − 0,1251 = 0,5838

Resposta

P = 0,5838
8.Distribuição normal

Resposta: x = 70,2 pontos

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) = 0,7

z da tabela

z ≈ 0,52

De volta às unidades originais

x = 65 + 0,52·10 = 70,2 pontos

Resposta

x = 70,2 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 8,1 mmHg

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.

Valor crítico

df = 19, t = 2,093

Margem de erro

E = 2,093·4,7/√20 = 2,2

Intervalo

5,9 ± 2,2 → [3,7, 8,1]

Resposta

limite superior = 8,1 mmHg
10.Intervalos de confiança

Resposta: E = 7,28 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 = (4·5² + 10·8,5²)/14 = 58,75
sp = 7,665

Margem de erro

E = 1,761·7,665·√(1/5 + 1/11) = 7,28

Resposta

E = 7,28 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 0,7

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 = (122,1 − 120)/3 = 0,7

Resposta

t = 0,7
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: L = 120,7

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 = 1,96·5/√25 = 1,96

Limite do intervalo

L = 122,7 − 1,96 = 120,7

Resposta

L = 120,7
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9534

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 = 13862 − 132·614/6 = 354
Sxx = 2974 − 132²/6 = 70
Syy = 64802 − 614²/6 = 1969

Coeficiente de correlação

r = 354/√(70·1969) = 0,9534

Resposta

r = 0,9534
14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 83,2

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 = 392/5 = 78,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 192

Reta de regressão

b = 192/40 = 4,8
a = 78,4 − 4,8·18 = −8
ŷ = −8 + 4,8·x

Previsão

ŷ = −8 + 4,8·19 = 83,2

Resposta

ŷ = 83,2
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 17,46

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 = 66·41/155 = 17,46

Resposta

E = 17,46
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 4,167

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

18–30 anos: 20, 20
31–50 anos: 30, 30
51+ anos: 20, 20

Estatística qui-quadrado

χ² = (15 − 20)²/20 + (25 − 20)²/20 + (31 − 30)²/30 + (29 − 30)²/30 + (24 − 20)²/20 + (16 − 20)²/20
χ² = 4,167

Decisão

df = 2, χ²crit = 5,991
4,167 < 5,991

Resposta

χ² = 4,167

χ² está abaixo do valor crítico, então H₀ não é rejeitada: não há evidência significativa de relação.

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