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

A confiabilidade das metades (split-half) envolve:

  1. ADividir a amostra em um grupo experimental e um de controle e comparar seus escores
  2. BUsar dois observadores, cada um em metade das sessões
  3. CTestar duas metades da amostra em momentos diferentes
  4. DComparar os escores de duas metades do mesmo teste para verificar a consistência interna
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador mede o efeito do ruído sobre a concentração. Por acaso, os participantes da condição com ruído foram testados de manhã e os da condição silenciosa à tarde. Qual é o problema?

  1. AOs dados estão em nível nominal
  2. BA hora do dia é uma variável de confusão
  3. CO estudo tem condições demais
  4. DA hora do dia é a variável dependente
3.Estatística descritivaMédia
20253035404550

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 17, 19, 50, 29, 43, 21.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 50 e desvio-padrão 10. Calcule a pontuação z z de uma nota de 54.

μ = 50σ = 10x = 54
z =
5.ProbabilidadesMédia
n = 10k = 5N = ?

De quantas maneiras N se pode escolher uma comissão de 5 pessoas num grupo de 10? A ordem não interessa.

n = 10k = 5
N =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 6, p = 0,7: P(X = 1) = ?k0123456

Um teste tem 6 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,7, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 1?

n = 6p = 0,7k = 1
P =
7.Distribuição normalMédia
2933,5P = ?

As durações de entregas seguem uma distribuição normal com média 32 min e desvio-padrão 6 min. Que fração está entre 29 e 33,5 min? Dê P em forma decimal.

μ = 32σ = 6x1 = 29x2 = 33,5
P =
8.Distribuição normalDifícil
35455565758595pontosbase 10%

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

μ = 65 pontosσ = 10 pontos10%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
x̄E₁ = 11,990%, n = 100x̄E₂ = ?90%, n = 400

Um intervalo de confiança de 90% para uma média, baseado em 100 observações e σ conhecido, tem margem de erro de 11,9. Qual é a margem de erro E₂ se o mesmo estudo usar 400 observações?

90%n₁ = 100E₁ = 11,9n₂ = 400
E₂ =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 20, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 495%

O desvio-padrão da população é 20. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 95% para a média tenha margem de erro de no máximo 4?

σ = 20E = 495%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,01102,011

Uma amostra de 49 estudantes tem nota média 498,5 e desvio-padrão amostral 12. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 500.

μ₀ = 500x̄ = 498,5s = 12n = 49
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 3α = 0,01βσ = 18, poder 90%, n = ?

Um teste z unilateral com α = 0,01 deve detectar um deslocamento da média de 3 unidades com poder de 90%. O desvio-padrão é 18. Encontre o tamanho mínimo da amostra n.

α = 0,01poder = 90%δ = 3σ = 18zα = 2,326zβ = 1,282
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy33954175196211731380xy510406080

A tabela dá 6 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 6Σx = 48Σy = 346Σx² = 454Σy² = 21376Σxy = 3080
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy1213295357399421152xy51020304050x = 6

A tabela dá 6 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (6, 31). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(6, 31)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
simnãoTotalhomens194160mulheres233760Total4278120

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 = 1202 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil
aprovadoreprovadoTotalfábrica A301040fábrica B592180fábrica C194160Total10872180dfα = 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 = 1803 × 2α = 0,05
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Comparar os escores de duas metades do mesmo teste para verificar a consistência interna

Porque é esta a resposta

Se as duas metades medem o mesmo construto, seus escores devem ter correlação alta. O alfa de Cronbach estende essa ideia a todas as divisões possíveis.

Resposta

D · Comparar os escores de duas metades do mesmo teste para verificar a consistência interna
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · A hora do dia é uma variável de confusão

Porque é esta a resposta

Como o ruído e o horário do teste variam juntos, qualquer diferença pode se dever a um ou ao outro. Distribuir aleatoriamente os horários de teste ou manter o horário constante eliminaria a confusão.

Resposta

B · A hora do dia é uma variável de confusão
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 13,72

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 = 179/6 = 29,83

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−12,83)² + (−10,83)² + 20,17² + (−0,8333)² + 13,17² + (−8,833)² = 940,8

Desvio-padrão

s = √(940,8/5) = 13,72

Resposta

s = 13,72
4.Estatística descritiva

Resposta: z = 0,4

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 = (54 − 50)/10 = 0,4

Resposta

z = 0,4
5.Probabilidades

Resposta: N = 252

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(10, 5) = (10·9·8·7·6)/(5·4·3·2·1) = 252

Resposta

N = 252
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,01021

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 = 1) = 6·0,71·0,35 = 6·0,7·0,00243 = 0,01021

Resposta

P = 0,01021
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,2902

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 = (29 − 32)/6 = −0,5
z₂ = (33,5 − 32)/6 = 0,25

Área entre os valores

P = Φ(0,25) − Φ(−0,5) = 0,5987 − 0,3085 = 0,2902

Resposta

P = 0,2902
8.Distribuição normal

Resposta: x = 52,2 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) = 0,1

z da tabela

z ≈ −1,28

De volta às unidades originais

x = 65 − 1,28·10 = 52,2 pontos

Resposta

x = 52,2 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: E₂ = 5,95

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 = (1,645/1,645)·√(100/400) = 0,5

Nova margem

E₂ = 11,9·0,5 = 5,95

Resposta

E₂ = 5,95
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 97

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 = (1,96·20/4)² = 96,04

Arredondar para cima

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

n = 97

Resposta

n = 97
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −0,875

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/√49 = 12/7 = 1,714

Estatística de teste

t = (498,5 − 500)/1,714 = −0,875

Resposta

t = −0,875
t0,025; df = 48 = 2,011

|t| < 2.011, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 469

Tamanho de amostra para um teste: para detectar um deslocamento real δ com poder 1 − β em um teste z unilateral ao nível α, o erro-padrão deve satisfazer δ = (z_α + z_β)·σ/√n, então n = ((z_α + z_β)·σ/δ)², arredondado para cima.

Resolver em ordem a n

n = ((2,326 + 1,282)·18/3)² = 468,6

Arredondar para cima

n = 469

Resposta

n = 469
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9884

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 = 3080 − 48·346/6 = 312
Sxx = 454 − 48²/6 = 70
Syy = 21376 − 346²/6 = 1423

Coeficiente de correlação

r = 312/√(70·1423) = 0,9884

Resposta

r = 0,9884
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −5,333

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 = 36/6 = 6
ȳ = 218/6 = 36,33

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 198

Reta de regressão

b = 198/70 = 2,829
a = 36,33 − 2,829·6 = 19,36
ŷ = 19,36 + 2,829·x

Valor previsto

ŷ = 19,36 + 2,829·6 = 36,33

Resíduo

e = 31 − 36,33 = −5,333

Resposta

e = −5,333

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 0,5861

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

homens: 60·42/120 = 21, 60·78/120 = 39
mulheres: 60·42/120 = 21, 60·78/120 = 39

Estatística qui-quadrado

χ² = (19 − 21)²/21 + (41 − 39)²/39 + (23 − 21)²/21 + (37 − 39)²/39
χ² = 0,5861

Resposta

χ² = 0,5861

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 30,12

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: 24, 16
fábrica B: 48, 32
fábrica C: 36, 24

Estatística qui-quadrado

χ² = (30 − 24)²/24 + (10 − 16)²/16 + (59 − 48)²/48 + (21 − 32)²/32 + (19 − 36)²/36 + (41 − 24)²/24
χ² = 30,12

Decisão

df = 2, χ²crit = 5,991
30,12 > 5,991

Resposta

χ² = 30,12

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

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