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

O viés do experimentador é reduzido mais diretamente:

  1. AUsando uma amostra maior
  2. BUsando apenas voluntários
  3. CUsando uma hipótese unicaudal
  4. DUsando para coletar os dados um pesquisador que não conhece a hipótese nem as condições
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Qual é o principal objetivo da alocação aleatória às condições num experimento?

  1. AGarantir que os participantes não saibam o objetivo
  2. BAumentar a taxa de resposta
  3. CDistribuir igualmente as variáveis dos participantes para que não confundam os resultados
  4. DTornar a amostra representativa da população-alvo para que os resultados possam ser generalizados
3.Estatística descritivaMédia
25303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 42, 43, 22, 22, 55.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 75. Que proporção P dos valores está acima de 462,5?

μ = 500σ = 75x = 462,5
P =
5.ProbabilidadesMédia
n = 9k = 4N = ?

De quantas maneiras N se pode escolher uma comissão de 4 pessoas num grupo de 9? A ordem não interessa.

n = 9k = 4
N =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 12, p = 0,5: P(X ≤ 1) = ?k0123456789101112

Testam-se 12 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,5, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 12p = 0,5
P =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z e z = 0,7737

Arraste z para que a área sombreada entre −z e z sob a curva normal padrão seja 0,7737. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,7737
z =
8.Distribuição normalDifícil
10 g0X − Y?

A massa X de um produto da linha 1 e Y da linha 2 são independentes e normais: X tem média 500 g e desvio padrão 8 g, Y tem média 490 g e desvio padrão 6 g. Encontre a probabilidade P de X ser maior que Y. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 500 g, σX = 8 gμY = 490 g, σY = 6 g
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 12, sd​ = 0,50LUd̄ = 4,7E = ?99%

A pressão arterial de 12 pacientes é medida antes e depois de um tratamento. As diferenças d = antes − depois (mmHg) têm média 4,7 e desvio-padrão 0,5. Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 99% para a diferença média.

n = 12d̄ = 4,7sd = 0,599%t(11) = 3,106
E = mmHg
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(19) = 2,8610LU = ?x̄₁ − x̄₂E99%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 16 parcelas, produção média 66 kg, desvio-padrão 4 kg. Grupo de parcelas 2: 5 parcelas, média 60 kg, desvio-padrão 4 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 99% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 16x̄₁ = 66s₁ = 4n₂ = 5x̄₂ = 60s₂ = 499%t(19) = 2,861
limite superior = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−1,961,96z = ?

Duas linhas de produção fabricam a mesma peça. Linha 1: uma amostra de 100 peças tem comprimento médio de 141,5 mm, e o desvio-padrão conhecido da linha é 3 mm. Linha 2: uma amostra de 60 peças tem média de 144,6 mm, desvio-padrão conhecido de 13 mm. Encontre a estatística de teste z para H₀: μ₁ = μ₂, tomando a diferença como x̄₁ − x̄₂ (linha 1 menos linha 2).

n₁ = 100x̄₁ = 141,5 mmσ₁ = 3 mmn₂ = 60x̄₂ = 144,6 mmσ₂ = 13 mm
z =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,9601,96

Uma amostra de 100 medições tem média 50,4. O desvio-padrão da população é 12. Calcule o limite superior U do intervalo de confiança a 95 % para a média.

x̄ = 50,4σ = 12n = 10095%
U =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy183920512261246126642882xy2025406080

A tabela dá 6 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 6
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy123222320414511xy241520ŷ = 16

A tabela dá 5 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Para que valor x a reta prevê ŷ = 16?

n = 5ŷ = 16
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno7161740turno noturno334047120Total405664160

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 = 1602 × 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 3 linhas e 6 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 · Usando para coletar os dados um pesquisador que não conhece a hipótese nem as condições

Porque é esta a resposta

Experimentadores que conhecem a hipótese podem influenciar sem querer os participantes ou os registros. Procedimentos cegos ou duplo-cegos e instruções padronizadas reduzem isso.

Resposta

D · Usando para coletar os dados um pesquisador que não conhece a hipótese nem as condições
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Distribuir igualmente as variáveis dos participantes para que não confundam os resultados

Porque é esta a resposta

A alocação aleatória equilibra as diferenças individuais entre as condições, sustentando conclusões causais. A amostragem aleatória diz respeito à generalização para uma população.

Resposta

C · Distribuir igualmente as variáveis dos participantes para que não confundam os resultados
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 14,45

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 = 184/5 = 36,8

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 5,2² + 6,2² + (−14,8)² + (−14,8)² + 18,2² = 834,8

Desvio-padrão

s = √(834,8/4) = 14,45

Resposta

s = 14,45
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,6915

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 = −0,5

Tabela da normal padrão

Φ(−0,5) = 0,3085
P = 1 − 0,3085 = 0,6915

Resposta

P = 0,6915
5.Probabilidades

Resposta: N = 126

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(9, 4) = (9·8·7·6)/(4·3·2·1) = 126

Resposta

N = 126
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,003174

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) = 0,512 = 0,0002441
P(X = 1) = 12·0,5·0,511 = 0,00293

Some

P = 0,0002441 + 0,00293 = 0,003174

Resposta

P = 0,003174
7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,21

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 + 0,7737)/2 = 0,8869

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,8869 dentro da tabela e leia z.

z = 1,21

Resposta

z = 1,21
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8413

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 da diferença

μ = 500 − 490 = 10 g, σ = 10 g

Padronizar

z = (0 − 10)/10 = −1

Probabilidades

P = 1 − Φ(−1) = 0,8413

Resposta

P = 0,8413
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 0,4483 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 = 11, t = 3,106

Margem de erro

E = 3,106·0,5/√12 = 0,4483

Resposta

E = 0,4483 mmHg
10.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 11,86 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 = (15·4² + 4·4²)/19 = 16
sp = 4

Margem de erro

E = 2,861·4·√(1/16 + 1/5) = 5,863

Intervalo

6 ± 5,863 → [0,1367, 11,86]

Resposta

limite superior = 11,86 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = −1,818

Hypothesis test: the test statistic = (estimate − value under H₀)/(standard error under H₀). The p-value is the probability, assuming H₀ is true, of a statistic at least as extreme as the one observed: the area in one tail for a one-sided H₁, twice the tail area for a two-sided H₁. Reject H₀ when p ≤ α.

Erro-padrão da diferença

SE = √(3²/100 + 13²/60) = √2,907 = 1,705

Estatística de teste

z = (141,5 − 144,6)/1,705 = −1,818

Resposta

z = −1,818

|z| < 1,96, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: U = 52,75

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 = 1,96·12/√100 = 2,352

Limite do intervalo

U = 50,4 + 2,352 = 52,75

Resposta

U = 52,75
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9006

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 = 138/6 = 23
ȳ = 358/6 = 59,67

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 254
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1023

Coeficiente de determinação

r² = 254²/(70·1023) = 0,9006

Resposta

r² = 0,9006

Cerca de 90,06% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 3,625

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 = 90/5 = 18

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −32

Reta de regressão

b = −32/10 = −3,2
a = 18 − (−3,2)·3 = 27,6
ŷ = 27,6 − 3,2·x

Resolver para x

x = (16 − 27,6)/(−3,2) = 3,625

Resposta

x = 3,625
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 1,664

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

turno diurno: 40·40/160 = 10, 40·56/160 = 14, 40·64/160 = 16
turno noturno: 120·40/160 = 30, 120·56/160 = 42, 120·64/160 = 48

Estatística qui-quadrado

χ² = (7 − 10)²/10 + (16 − 14)²/14 + (17 − 16)²/16 + (33 − 30)²/30 + (40 − 42)²/42 + (47 − 48)²/48
χ² = 1,664

Resposta

χ² = 1,664

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 18,31

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

Tabela

χ²crit(df = 10, α = 0,05) = 18,307

Resposta

χ²crit = 18,307

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

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