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. A60%
  2. B40%
  3. C4%
  4. D16%
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador faz cinco testes t e quer manter a taxa global de erro do tipo I em 0,05 usando a correção de Bonferroni. Que nível de significância cada teste deve usar?

  1. A0,25
  2. B0,05
  3. C0,025
  4. D0,01
3.Estatística descritivaMédia
253035404550

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 46, 45, 21, 54, 42.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 50 e desvio-padrão 15. Que proporção P dos valores está abaixo de 27,5?

μ = 50σ = 15x = 27,5
P =
5.ProbabilidadesMédia
n = 13k = 5N = ?

De quantas maneiras N se pode escolher uma comissão de 5 pessoas num grupo de 13? A ordem não interessa.

n = 13k = 5
N =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 8, p = 0,6: P(X ≤ 1) = ?k012345678

Testam-se 8 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,6, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 8p = 0,6
P =
7.Distribuição normalMédia
245,25257,5P = ?

As massas de sacos seguem uma distribuição normal com média 250 g e desvio-padrão 5 g. Que fração está entre 245,25 e 257,5 g? Dê P em forma decimal.

μ = 250σ = 5x1 = 245,25x2 = 257,5
P =
8.Distribuição normalDifícil
380420460500540580620htopo 60%

Os durações de baterias têm distribuição normal com média 500 h e desvio padrão 40 h. Arraste o ponto de corte para que os 60% superiores sombreados fiquem à direita dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 500 hσ = 40 h60%
x = h
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E99%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 40 celulares, média 111 h, desvio-padrão conhecido 18 h. Modelo 2: 50 celulares, média 106 h, desvio-padrão conhecido 10 h. Encontre o limite inferior do intervalo de confiança de 99% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 40x̄₁ = 111 hσ₁ = 18 hn₂ = 50x̄₂ = 106 hσ₂ = 10 h99%
limite inferior = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
p ≈ 0,2, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0590%

Um estudo piloto sugere que cerca de 0,2 dos produtos são defeituosos. Quantos produtos n devem ser inspecionados para que um intervalo de confiança de 90% para a proporção tenha margem de erro de no máximo 0,05?

p ≈ 0,2E = 0,0590%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −1,98401,984

Uma amostra de 100 estudantes tem nota média 502,4 e desvio-padrão amostral 20. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 500.

μ₀ = 500x̄ = 502,4s = 20n = 100
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
μ₀x̄c

Um teste z unilateral de H₀: μ = 200 contra H₁: μ < 200 é feito com α = 0.10 e uma amostra de 36; o desvio-padrão é conhecido e vale 18. Na realidade a média é 196.7. Encontre o poder 1 − β do teste em porcentagem.

μ₀ = 200μ = 196,7σ = 18n = 36α = 0,10
1 − β = %
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy2548698111015xy51051015

A tabela dá 5 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 5
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy347562770984118913101xy5106080100x = 6

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. É feita uma nova observação (6, 70). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(6, 70)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
melhorounão melhorouTotalnovo medicamento283260placebo37340Total6535100

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 = 1002 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 3 linhas e 6 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

3 × 6
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · 16%

Porque é esta a resposta

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

Resposta

D · 16%
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · 0,01

Porque é esta a resposta

A correção de Bonferroni divide α pelo número de comparações: 0,05 / 5 = 0,01. É simples, mas conservadora, o que aumenta o risco de erros do tipo II.

Resposta

D · 0,01
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 12,34

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 = 208/5 = 41,6

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 4,4² + 3,4² + (−20,6)² + 12,4² + 0,4² = 609,2

Desvio-padrão

s = √(609,2/4) = 12,34

Resposta

s = 12,34
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,06681

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 = −1,5

Tabela da normal padrão

Φ(−1,5) = 0,06681
P = 0,06681

Resposta

P = 0,06681
5.Probabilidades

Resposta: N = 1287

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.

Combinações

C(13, 5) = (13·12·11·10·9)/(5·4·3·2·1) = 1287

Resposta

N = 1287
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,00852

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) = 0,48 = 0,0006554
P(X = 1) = 8·0,6·0,47 = 0,007864

Some

P = 0,0006554 + 0,007864 = 0,00852

Resposta

P = 0,00852
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,7621

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 = (245,25 − 250)/5 = −0,95
z₂ = (257,5 − 250)/5 = 1,5

Área entre os valores

P = Φ(1,5) − Φ(−0,95) = 0,9332 − 0,1711 = 0,7621

Resposta

P = 0,7621
8.Distribuição normal

Resposta: x = 490 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) = 0,4

z da tabela

z ≈ −0,25

De volta às unidades originais

x = 500 − 0,25·40 = 490 h

Resposta

x = 490 h
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = −3,187 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 = 111 − 106 = 5

Erro-padrão

SE = √(18²/40 + 10²/50) = 3,178

Margem de erro

E = 2,576·3,178 = 8,187

Intervalo

5 ± 8,187 → [−3,187, 13,19]

Resposta

limite inferior = −3,187 h

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

10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 174

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.

Resolver em ordem a n

n = 1,645²·0,2·0,8/0,05² = 173,2

Arredondar para cima

n = 174

Resposta

n = 174
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 = 20/√100 = 20/10 = 2

Estatística de teste

t = (502,4 − 500)/2 = 1,2

Resposta

t = 1,2
t0,025; df = 99 = 1,984

|t| < 1.984, 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 = 18/√36 = 3
x̄c = 200 − 1,282·3 = 196,2

z sob a média verdadeira

z = (196,2 − 196,7)/3 = −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 = 0,9789

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 = 48/5 = 9,6

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 46
Syy = Σ(y − ȳ)² = 55,2

Coeficiente de correlação

r = 46/√(40·55,2) = 0,9789

Resposta

r = 0,9789
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 4,929

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 = 48/6 = 8
ȳ = 453/6 = 75,5

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 365

Reta de regressão

b = 365/70 = 5,214
a = 75,5 − 5,214·8 = 33,79
ŷ = 33,79 + 5,214·x

Valor previsto

ŷ = 33,79 + 5,214·6 = 65,07

Resíduo

e = 70 − 65,07 = 4,929

Resposta

e = 4,929

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 22,16

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

novo medicamento: 60·65/100 = 39, 60·35/100 = 21
placebo: 40·65/100 = 26, 40·35/100 = 14

Estatística qui-quadrado

χ² = (28 − 39)²/39 + (32 − 21)²/21 + (37 − 26)²/26 + (3 − 14)²/14
χ² = 22,16

Resposta

χ² = 22,16

gl = 1. Para α = 0,05 o valor crítico é 3,841, então H₀ (independência) é rejeitada.

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 10

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 = (3 − 1)·(6 − 1) = 10

Resposta

df = 10

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