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

Qual desenho usa participantes diferentes em cada condição?

  1. ADesenho intrassujeitos
  2. BDesenho de medidas repetidas
  3. CDesenho de grupos independentes
  4. DDesenho de pares emparelhados com as mesmas pessoas
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador descobre que as vendas de sorvete e as mortes por afogamento têm correlação positiva. Qual explicação é mais plausível?

  1. AO sorvete causa afogamento
  2. BO tempo quente aumenta tanto as vendas de sorvete quanto a natação
  3. CA correlação tem de ser um erro de cálculo
  4. DOs afogamentos aumentam as vendas de sorvete
3.Estatística descritivaMédia
20253035

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 20, 30, 18, 29, 16, 38.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 100 e desvio-padrão 10. Que proporção P dos valores está acima de 80?

μ = 100σ = 10x = 80
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,220,340,3560,15μ = 2,9

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

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0,2, 0,3, 0,35, 0,15
Var(X) =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 8, p = 0,25: P(X = 5) = ?k012345678

Um teste tem 8 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,25, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 5?

n = 8p = 0,25k = 5
P =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z e z = 0,7850

Arraste z para que a área sombreada entre −z e z sob a curva normal padrão seja 0,7850. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,7850
z =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 32x = ?90%

As durações de entregas seguem uma distribuição normal com média 32 min e desvio-padrão 6 min. Calcule o valor x abaixo do qual estão 90% delas (o percentil 90).

μ = 32σ = 6P = 90%
x = min
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E99%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 50 celulares, média 90,5 h, desvio-padrão conhecido 20 h. Modelo 2: 60 celulares, média 99 h, desvio-padrão conhecido 8 h. Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 99% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 50x̄₁ = 90,5 hσ₁ = 20 hn₂ = 60x̄₂ = 99 hσ₂ = 8 h99%
limite superior = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 12, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 599%

O desvio-padrão da população é 12. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 99% para a média tenha margem de erro de no máximo 5?

σ = 12E = 599%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,01102,011

Uma amostra de 49 estudantes tem nota média 101,7 e desvio-padrão amostral 5. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 100.

μ₀ = 100x̄ = 101,7s = 5n = 49
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,64501,645

Uma amostra de 36 medições tem média 118,3. O desvio-padrão da população é 4. Calcule o limite superior U do intervalo de confiança a 90 % para a média.

x̄ = 118,3σ = 4n = 3690%
U =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy125224326422520xy2420222426

A tabela dá 5 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy355461566665766874xy4686070ŷ = 68

A tabela dá 6 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Para que valor x a reta prevê ŷ = 68?

n = 6ŷ = 68
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano39381794rural23242370Total626240164

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

total da linha = 94total da coluna = 62N = 164
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 verifica se as frequências em 6 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 = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Desenho de grupos independentes

Porque é esta a resposta

No desenho de grupos independentes cada condição tem participantes diferentes, o que evita efeitos de ordem, mas traz o risco de variáveis dos participantes.

Resposta

C · Desenho de grupos independentes
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · O tempo quente aumenta tanto as vendas de sorvete quanto a natação

Porque é esta a resposta

Uma terceira variável, a temperatura, causa as duas. Isso ilustra por que a correlação sozinha não pode mostrar causalidade.

Resposta

B · O tempo quente aumenta tanto as vendas de sorvete quanto a natação
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 8,542

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 = 151/6 = 25,17

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−5,167)² + 4,833² + (−7,167)² + 3,833² + (−9,167)² + 12,83² = 364,8

Desvio-padrão

s = √(364,8/5) = 8,542

Resposta

s = 8,542
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,9772

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 = −2

Tabela da normal padrão

Φ(−2) = 0,02275
P = 1 − 0,02275 = 0,9772

Resposta

P = 0,9772
5.Probabilidades

Resposta: Var(X) = 3,79

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 + 2·0,3 + 4·0,35 + 6·0,15 = 2,9

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,2 + 4·0,3 + 16·0,35 + 36·0,15 = 12,2

Variância

Var(X) = 12,2 − 2,9² = 3,79

Resposta

Var(X) = 3,79
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,02307

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 = 5) = 56·0,255·0,753 = 56·0,0009766·0,4219 = 0,02307

Resposta

P = 0,02307
7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,24

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 + 0,7850)/2 = 0,8925

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,8925 dentro da tabela e leia z.

z = 1,24

Resposta

z = 1,24
8.Distribuição normal

Resposta: x = 39,69 min

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.

z do percentil

Φ(z) = 0,9 → z = 1,282

De volta a x

x = 32 + 1,282·6 = 39,69 min

Resposta

x = 39,69 min
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = −0,7434 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 = 90,5 − 99 = −8,5

Erro-padrão

SE = √(20²/50 + 8²/60) = 3,011

Margem de erro

E = 2,576·3,011 = 7,757

Intervalo

−8,5 ± 7,757 → [−16,26, −0,7434]

Resposta

limite superior = −0,7434 h

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

10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 39

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 = (2,576·12/5)² = 38,22

Arredondar para cima

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

n = 39

Resposta

n = 39
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 2,38

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 = 5/√49 = 5/7 = 0,7143

Estatística de teste

t = (101,7 − 100)/0,7143 = 2,38

Resposta

t = 2,38
t0,025; df = 48 = 2,011

|t| > 2,011, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: U = 119,4

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 = 1,645·4/√36 = 1,097

Limite do intervalo

U = 118,3 + 1,097 = 119,4

Resposta

U = 119,4
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = −0,7878

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 = 117/5 = 23,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −12
Syy = Σ(y − ȳ)² = 23,2

Coeficiente de correlação

r = −12/√(10·23,2) = −0,7878

Resposta

r = −0,7878
14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 6,624

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 = 33/6 = 5,5
ȳ = 387/6 = 64,5

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 54,5

Reta de regressão

b = 54,5/17,5 = 3,114
a = 64,5 − 3,114·5,5 = 47,37
ŷ = 47,37 + 3,114·x

Resolver para x

x = (68 − 47,37)/3,114 = 6,624

Resposta

x = 6,624
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 35,54

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 = 94·62/164 = 35,54

Resposta

E = 35,54
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 9,488

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 = 6 − 1 − 1 = 4

Tabela

χ²crit(df = 4, α = 0,05) = 9,488

Resposta

χ²crit = 9,488

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

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