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

Em um experimento de campo, o pesquisador:

  1. AManipula a VI em um laboratório
  2. BAnalisa dados coletados por outros
  3. CApenas observa, sem manipular nada
  4. DManipula a VI em um ambiente do mundo real
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Uma escala de autorrelato mostra que pessoas que concordam com muitas afirmações pontuam alto independentemente do conteúdo. Que viés de resposta é esse e como ele pode ser reduzido?

  1. AViés de aquiescência; incluir itens com redação invertida
  2. BViés de desejabilidade social; usar uma amostra maior
  3. CEfeitos de ordem; contrabalancear os participantes
  4. DCaracterísticas de demanda; usar um desenho duplo-cego
3.Estatística descritivaMédia
15202530354045505560

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 58, 37, 11, 46, 60, 51.

n = 6
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 acima de 68,75?

μ = 50σ = 15x = 68,75
P =
5.ProbabilidadesMédia
P(pelo menos um seis) = ??1?2?3?4P(seis) = 1/6 em cada lançamento

Lança-se um dado equilibrado 4 vezes. Qual é a probabilidade P de sair pelo menos um seis?

n = 4
P =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)00,2520,3540,1560,25μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 10X − 3. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0,25, 0,35, 0,15, 0,25Y = 10X − 3
σY =
7.Distribuição normalMédia
125 kg123,3 kgT = X₁ + … + X₅?

As massas de sacos de cimento são independentes e normais com média 25 kg e desvio padrão 0,5 kg. Encontre a probabilidade P de a massa total de 5 deles ficar abaixo de 123,3 kg. Arredonde z para duas casas decimais.

μ = 25 kgσ = 0,5 kgn = 5< 123.3 kg
P =
8.Distribuição normalDifícil
380420460500540580620hbase 5%

Os durações de baterias têm distribuição normal com média 500 h e desvio padrão 40 h. Arraste o ponto de corte para que os 5% inferiores sombreados fiquem à esquerda dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 500 hσ = 40 h5%
x = h
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 12, s = 4L = ?Ux̄ = 97E95%

Uma amostra de 12 itens tem média 97 e desvio-padrão s = 4. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite inferior do intervalo de confiança de 95% para a média.

n = 12x̄ = 97s = 495%t(11) = 2,201
limite inferior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(10) = 2,2280LU = ?x̄₁ − x̄₂E95%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 6 parcelas, produção média 84,5 kg, desvio-padrão 9,5 kg. Grupo de parcelas 2: 6 parcelas, média 75 kg, desvio-padrão 3,5 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 95% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 6x̄₁ = 84,5s₁ = 9,5n₂ = 6x̄₂ = 75s₂ = 3,595%t(10) = 2,228
limite superior = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,13102,131

Uma amostra de 16 estudantes tem nota média 48,88 e desvio-padrão amostral 5. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 50.

μ₀ = 50x̄ = 48,88s = 5n = 16
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 64; o desvio-padrão é conhecido e vale 20. Na realidade a média é 195.75. Encontre a probabilidade de um erro do tipo II β em porcentagem.

μ₀ = 200μ = 195,75σ = 20n = 64α = 0,10
β = %
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy21141762682910361247xy5102040

A tabela dá 6 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 6
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy127224321420516613xy246152025x = 4,5

A tabela dá 6 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (4,5, 14). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(4,5, 14)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano19221960rural23203780Total424256140

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 = 1402 × 3
χ² =
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

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 2 linhas e 2 colunas (sem contar os totais). 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: D · Manipula a VI em um ambiente do mundo real

Porque é esta a resposta

Os experimentos de campo, como situações de ajuda encenadas na rua, aumentam a validade ecológica, mas dão menos controle sobre variáveis estranhas e levantam questões de consentimento.

Resposta

D · Manipula a VI em um ambiente do mundo real
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Viés de aquiescência; incluir itens com redação invertida

Porque é esta a resposta

A aquiescência é uma tendência a concordar com os itens. Misturar itens com redação positiva e negativa faz com que concordar com tudo deixe de produzir um escore extremo.

Resposta

A · Viés de aquiescência; incluir itens com redação invertida
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 18,13

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 = 263/6 = 43,83

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 14,17² + (−6,833)² + (−32,83)² + 2,167² + 16,17² + 7,167² = 1643

Desvio-padrão

s = √(1643/5) = 18,13

Resposta

s = 18,13
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,1056

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 = 1 − 0,8944 = 0,1056

Resposta

P = 0,1056
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,5177

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.

Complementar

P(nenhum seis) = (5/6)4 = 0,4823
P = 1 − 0,4823 = 0,5177

Resposta

P = 0,5177
6.Probabilidades

Resposta: σY = 22,27

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.

Dispersão de X

μ = 2,8, Var(X) = 4,96, σX = 2,227

Mudança linear

σY = |10|·2,227 = 22,27

Resposta

σY = 22,27

A média de fato se desloca: E(Y) = 10·2,8 − 3 = 25.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,06426

Somas e diferenças de variáveis normais: se X e Y são independentes e normais, X + Y e X − Y também são normais. As médias se somam ou se subtraem: E(X ± Y) = μX ± μY. As variâncias sempre se somam, também em uma diferença: Var(X ± Y) = σX² + σY², portanto σ = √(σX² + σY²). Os desvios padrão nunca se somam diretamente. O total de n itens independentes com a mesma distribuição tem média n·μ e desvio padrão σ·√n. Depois padronize como de costume: z = (x − média)/σ e leia Φ(z).

Distribuição do total

μT = 125 kg, σT = 0,5·√5 = 1,118 kg

Padronizar

z = (123,3 − 125)/1,118 = −1,52

Probabilidades

P = Φ(−1,52) = 0,06426

Resposta

P = 0,06426
8.Distribuição normal

Resposta: x = 434 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) = 0,05

z da tabela

z ≈ −1,64

De volta às unidades originais

x = 500 − 1,64·40 = 434 h

Resposta

x = 434 h
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 94,46

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.

Valor crítico

df = n − 1 = 11, t = 2,201

Margem de erro

E = 2,201·4/√12 = 2,541

Intervalo

97 ± 2,541 → [94,46, 99,54]

Resposta

limite inferior = 94,46
10.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 18,71 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 = (5·9,5² + 5·3,5²)/10 = 51,25
sp = 7,159

Margem de erro

E = 2,228·7,159·√(1/6 + 1/6) = 9,209

Intervalo

9,5 ± 9,209 → [0,2912, 18,71]

Resposta

limite superior = 18,71 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −0,896

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/√16 = 5/4 = 1,25

Estatística de teste

t = (48,88 − 50)/1,25 = −0,896

Resposta

t = −0,896
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: β = 33,8 %

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 = 20/√64 = 2,5
x̄c = 200 − 1,282·2,5 = 196,8

z sob a média verdadeira

z = (196,8 − 195,75)/2,5 = 0,418

Erro do tipo II

poder = P(Z < 0.418) = 66.2%
β = 100% − 66,2% = 33,8%

Resposta

β = 33,8%
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9901

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 = 42/6 = 7
ȳ = 166/6 = 27,67

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 240
Syy = Σ(y − ȳ)² = 839,3

Coeficiente de correlação

r = 240/√(70·839,3) = 0,9901

Resposta

r = 0,9901
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −3,452

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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 121/6 = 20,17

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −47,5

Reta de regressão

b = −47,5/17,5 = −2,714
a = 20,17 − (−2,714)·3,5 = 29,67
ŷ = 29,67 − 2,714·x

Valor previsto

ŷ = 29,67 + (−2,714)·4,5 = 17,45

Resíduo

e = 14 − 17,45 = −3,452

Resposta

e = −3,452

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 3,476

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

urbano: 60·42/140 = 18, 60·42/140 = 18, 60·56/140 = 24
rural: 80·42/140 = 24, 80·42/140 = 24, 80·56/140 = 32

Estatística qui-quadrado

χ² = (19 − 18)²/18 + (22 − 18)²/18 + (19 − 24)²/24 + (23 − 24)²/24 + (20 − 24)²/24 + (37 − 32)²/32
χ² = 3,476

Resposta

χ² = 3,476

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 3,841

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 = (2 − 1)·(2 − 1) = 1

Tabela

χ²crit(df = 1, α = 0,05) = 3,841

Resposta

χ²crit = 3,841

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

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