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

Um alfa de Cronbach de 0,88 para uma escala de ansiedade de 15 itens indica:

  1. AQue a escala prevê bem a ansiedade futura
  2. BQue a escala tem um efeito significativo sobre a ansiedade
  3. CQue os escores são estáveis ao longo de seis meses
  4. DBoa consistência interna dos itens
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador manipula o humor exibindo um filme triste e depois pede aos participantes que avaliem quão tristes se sentem antes da tarefa principal. Por que essa avaliação é incluída?

  1. APara contrabalancear a ordem das condições
  2. BComo checagem da manipulação, para confirmar que a VI funcionou como pretendido
  3. CComo a principal variável dependente do estudo
  4. DPara fazer o debriefing dos participantes sobre os objetivos
3.Estatística descritivaMédia
101520253035404550

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 42, 10, 34, 29, 54, 10, 33.

n = 7
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 100 e desvio-padrão 5. Calcule a pontuação z z de uma nota de 103.

μ = 100σ = 5x = 103
z =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)100,3200,1300,35400,25μ = 25,5

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

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0,3, 0,1, 0,35, 0,25
Var(X) =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 11, p = 0,2: P(X ≤ 1) = ?k01234567891011

Testam-se 11 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,2, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 11p = 0,2
P =
7.Distribuição normalMédia
242,5257,75P = ?

As massas de sacos seguem uma distribuição normal com média 250 g e desvio-padrão 5 g. Que fração está entre 242,5 e 257,75 g? Dê P em forma decimal.

μ = 250σ = 5x1 = 242,5x2 = 257,75
P =
8.Distribuição normalDifícil
557085100115130145pontosbase 90%

Os pontuações de QI têm distribuição normal com média 100 pontos e desvio padrão 15 pontos. Arraste o ponto de corte para que os 90% inferiores sombreados fiquem à esquerda dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 100 pontosσ = 15 pontos90%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E95%

A duração da bateria de dois modelos de celular é comparada. Modelo 1: 100 celulares, média 53 h, desvio-padrão conhecido 18 h. Modelo 2: 100 celulares, média 38 h, desvio-padrão conhecido 8 h. Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 95% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 100x̄₁ = 53 hσ₁ = 18 hn₂ = 100x̄₂ = 38 hσ₂ = 8 h95%
limite superior = h
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 40, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1,599%

O desvio-padrão da população é 40. 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 1,5?

σ = 40E = 1,599%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,2282,228t = ?df = 10

Dois métodos de ensino são comparados. Grupo 1: 7 alunos, nota média 106, desvio-padrão 11. Grupo 2: 5 alunos, nota média 123,3, desvio-padrão 2,5. Suponha variâncias populacionais iguais e use o teste t de duas amostras com variância combinada. Encontre a estatística de teste t para H₀: μ₁ = μ₂, tomando a diferença como x̄₁ − x̄₂ (grupo 1 menos grupo 2).

n₁ = 7x̄₁ = 106s₁ = 11n₂ = 5x̄₂ = 123,3s₂ = 2,5
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
μ₀x̄c

Um teste z unilateral de H₀: μ = 100 contra H₁: μ < 100 é feito com α = 0.01 e uma amostra de 36; o desvio-padrão é conhecido e vale 15. Na realidade a média é 92.5. Encontre o poder 1 − β do teste em porcentagem.

μ₀ = 100μ = 92,5σ = 15n = 36α = 0,01
1 − β = %
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy2841462183010351242xy5102040

A tabela dá 6 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 6
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy17402054236426812989xy202530406080ŷ = 84

A tabela dá 5 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Para que valor x a reta prevê ŷ = 84?

n = 5ŷ = 84
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
tossesem tosseTotalfumantes52860não fumantes5248100Total10456160

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 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil
aprovadoreprovadoTotal18–30 anos29316031–50 anos3554051+ anos621880Total12654180dfα = 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 = 0,01 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 = 0,01
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Boa consistência interna dos itens

Porque é esta a resposta

O alfa de Cronbach estima a consistência interna; valores em torno de 0,7 ou mais costumam ser considerados aceitáveis. Ele não demonstra, por si só, validade.

Resposta

D · Boa consistência interna dos itens
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Como checagem da manipulação, para confirmar que a VI funcionou como pretendido

Porque é esta a resposta

Uma checagem da manipulação verifica se a VI produziu o estado psicológico pretendido. Sem ela, um resultado nulo poderia significar que a manipulação falhou.

Resposta

B · Como checagem da manipulação, para confirmar que a VI funcionou como pretendido
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 16,05

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 = 212/7 = 30,29

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 11,71² + (−20,29)² + 3,714² + (−1,286)² + 23,71² + (−20,29)² + 2,714² = 1545

Desvio-padrão

s = √(1545/6) = 16,05

Resposta

s = 16,05
4.Estatística descritiva

Resposta: z = 0,6

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 = (103 − 100)/5 = 0,6

Resposta

z = 0,6
5.Probabilidades

Resposta: Var(X) = 134,8

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 = 10·0,3 + 20·0,1 + 30·0,35 + 40·0,25 = 25,5

Média dos quadrados

E(X²) = 100·0,3 + 400·0,1 + 900·0,35 + 1600·0,25 = 785

Variância

Var(X) = 785 − 25,5² = 134,8

Resposta

Var(X) = 134,8
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,3221

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) = 0,811 = 0,0859
P(X = 1) = 11·0,2·0,810 = 0,2362

Some

P = 0,0859 + 0,2362 = 0,3221

Resposta

P = 0,3221
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8726

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 = (242,5 − 250)/5 = −1,5
z₂ = (257,75 − 250)/5 = 1,55

Área entre os valores

P = Φ(1,55) − Φ(−1,5) = 0,9394 − 0,06681 = 0,8726

Resposta

P = 0,8726
8.Distribuição normal

Resposta: x = 119,2 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) = 0,9

z da tabela

z ≈ 1,28

De volta às unidades originais

x = 100 + 1,28·15 = 119,2 pontos

Resposta

x = 119,2 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 18,86 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 = 53 − 38 = 15

Erro-padrão

SE = √(18²/100 + 8²/100) = 1,97

Margem de erro

E = 1,96·1,97 = 3,861

Intervalo

15 ± 3,861 → [11,14, 18,86]

Resposta

limite superior = 18,86 h

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

10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 4719

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 = (2,576·40/1,5)² = 4719

Arredondar para cima

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

n = 4719

Resposta

n = 4719
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −3,409

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.

Variância combinada

sp² = (6·11² + 4·2,5²)/10 = 75,1
sp = 8,666

Erro-padrão

SE = 8,666·√(1/7 + 1/5) = 5,074

Estatística de teste

t = (106 − 123,3)/5,074 = −3,409

Resposta

t = −3,409

Com gl = 10, o valor crítico bilateral a 5% é 2,228; |t| é maior, então H₀ é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: 1 − β = 74,98 %

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 = 15/√36 = 2,5
x̄c = 100 − 2,326·2,5 = 94,19

z sob a média verdadeira

z = (94,19 − 92,5)/2,5 = 0,674

Potência

poder = P(Z < 0.674) = 74.98%
1 − β = 74,98%

Resposta

1 − β = 74,98%
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,996

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 = 150/6 = 25

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 242
Syy = Σ(y − ȳ)² = 840

Coeficiente de determinação

r² = 242²/(70·840) = 0,996

Resposta

r² = 0,996

Cerca de 99,6% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 27,42

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 = 115/5 = 23
ȳ = 328/5 = 65,6

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 375

Reta de regressão

b = 375/90 = 4,167
a = 65,6 − 4,167·23 = −30,23
ŷ = −30,23 + 4,167·x

Resolver para x

x = (84 − (−30,23))/4,167 = 27,42

Resposta

x = 27,42
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 19,81

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

fumantes: 60·104/160 = 39, 60·56/160 = 21
não fumantes: 100·104/160 = 65, 100·56/160 = 35

Estatística qui-quadrado

χ² = (52 − 39)²/39 + (8 − 21)²/21 + (52 − 65)²/65 + (48 − 35)²/35
χ² = 19,81

Resposta

χ² = 19,81

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 21,39

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

18–30 anos: 42, 18
31–50 anos: 28, 12
51+ anos: 56, 24

Estatística qui-quadrado

χ² = (29 − 42)²/42 + (31 − 18)²/18 + (35 − 28)²/28 + (5 − 12)²/12 + (62 − 56)²/56 + (18 − 24)²/24
χ² = 21,39

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
21,39 > 9,210

Resposta

χ² = 21,39

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

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