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 estudo é pré-registrado. Isso significa que:

  1. AO estudo já foi publicado
  2. BOs resultados foram conferidos e aprovados por um segundo estatístico independente antes da publicação
  3. CAs hipóteses, os métodos e o plano de análise são registrados publicamente antes da coleta de dados
  4. DOs participantes registram seu consentimento on-line
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

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

  1. ADistribuir igualmente as variáveis dos participantes para que não confundam os resultados
  2. BTornar a amostra representativa da população-alvo para que os resultados possam ser generalizados
  3. CGarantir que os participantes não saibam o objetivo
  4. DAumentar a taxa de resposta
3.Estatística descritivaMédia
15202530354045

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 49, 12, 34, 46, 14, 44.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 60 e desvio-padrão 5. Que proporção P dos valores está acima de 52,5?

μ = 60σ = 5x = 52,5
P =
5.ProbabilidadesMédia
n = 15k = 4N = ?

De quantas maneiras N se pode escolher uma comissão de 4 pessoas num grupo de 15? A ordem não interessa.

n = 15k = 4
N =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 12, p = 0,25: P(X = 2) = ?k0123456789101112

Um teste tem 12 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,25, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 2?

n = 12p = 0,25k = 2
P =
7.Distribuição normalMédia
93,25112,75P = ?

As pontuações de QI seguem uma distribuição normal com média 100 pontos e desvio-padrão 15 pontos. Que fração está entre 93,25 e 112,75 pontos? Dê P em forma decimal.

μ = 100σ = 15x1 = 93,25x2 = 112,75
P =
8.Distribuição normalDifícil
0,02 mm0D − d?

Os diâmetros D dos furos são normais com média 25,02 mm e desvio padrão 0,01 mm. Os diâmetros d dos eixos são independentes e normais com média 25 mm e desvio padrão 0,015 mm. Um eixo escolhido ao acaso encaixa quando D − d > 0. Encontre a probabilidade P de ele encaixar. Arredonde z para duas casas decimais.

furo: μ = 25,02 mm, σ = 0,01 mmeixo: μ = 25 mm, σ = 0,015 mm
P =
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 6, s = 18L = ?Ux̄ = 61E95%

Uma amostra de 6 itens tem média 61 e desvio-padrão s = 18. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite inferior do intervalo de confiança de 95% para a média.

n = 6x̄ = 61s = 1895%t(5) = 2,571
limite inferior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
p = 0,5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,02599%

Não se sabe nada de antemão sobre a proporção de produtos defeituosos. Quantos produtos n devem ser inspecionados para que um intervalo de confiança de 99% para a proporção tenha margem de erro de no máximo 0,025?

p = 0,5E = 0,02599%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−1,961,96z = ?

Duas linhas de produção fabricam a mesma peça. Linha 1: uma amostra de 30 peças tem comprimento médio de 114 mm, e o desvio-padrão conhecido da linha é 3 mm. Linha 2: uma amostra de 40 peças tem média de 117,5 mm, desvio-padrão conhecido de 18 mm. Encontre a estatística de teste z para H₀: μ₁ = μ₂, tomando a diferença como x̄₁ − x̄₂ (linha 1 menos linha 2).

n₁ = 30x̄₁ = 114 mmσ₁ = 3 mmn₂ = 40x̄₂ = 117,5 mmσ₂ = 18 mm
z =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
σ = 20, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 395%

Que tamanho deve ter uma amostra para que o intervalo de confiança a 95 % para uma média tenha uma margem de erro de no máximo 3? O desvio-padrão é 20. Calcule o menor tamanho de amostra n.

σ = 20E = 395%
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy127223318417513613xy246152025

A tabela dá 6 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r.

n = 6
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy18802198241142712230130xy20253080100120x = 28,5

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. É feita uma nova observação (28,5, 122). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(28,5, 122)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano32221468rural24412287Total566336155

A tabela de contingência mostra frequências observadas. Para um teste qui-quadrado de independência, encontre a frequência esperada E para a célula “rural, médio”.

total da linha = 87total da coluna = 63N = 155
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 2 linhas e 3 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

2 × 3
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · As hipóteses, os métodos e o plano de análise são registrados publicamente antes da coleta de dados

Porque é esta a resposta

O pré-registro separa as análises confirmatórias das exploratórias e reduz práticas como o p-hacking e o HARKing.

Resposta

C · As hipóteses, os métodos e o plano de análise são registrados publicamente antes da coleta de dados
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · 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

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

Resposta: s = 16,42

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 = 199/6 = 33,17

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 15,83² + (−21,17)² + 0,8333² + 12,83² + (−19,17)² + 10,83² = 1349

Desvio-padrão

s = √(1349/5) = 16,42

Resposta

s = 16,42
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,9332

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 = 1 − 0,06681 = 0,9332

Resposta

P = 0,9332
5.Probabilidades

Resposta: N = 1365

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(15, 4) = (15·14·13·12)/(4·3·2·1) = 1365

Resposta

N = 1365
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,2323

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 = 2) = 66·0,252·0,7510 = 66·0,0625·0,05631 = 0,2323

Resposta

P = 0,2323
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,476

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 = (93,25 − 100)/15 = −0,45
z₂ = (112,75 − 100)/15 = 0,85

Área entre os valores

P = Φ(0,85) − Φ(−0,45) = 0,8023 − 0,3264 = 0,476

Resposta

P = 0,476
8.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8665

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 = 25,02 − 25 = 0,02 mm, σ = 0,01803 mm

Padronizar

z = (0 − 0,02)/0,01803 = −1,11

Probabilidades

P = 1 − Φ(−1,11) = 0,8665

Resposta

P = 0,8665
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 42,11

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 = 5, t = 2,571

Margem de erro

E = 2,571·18/√6 = 18,89

Intervalo

61 ± 18,89 → [42,11, 79,89]

Resposta

limite inferior = 42,11
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 2655

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 = 2,576²·0,5·0,5/0,025² = 2654

Arredondar para cima

n = 2655

Resposta

n = 2655
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = −1,208

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 = √(3²/30 + 18²/40) = √8,4 = 2,898

Estatística de teste

z = (114 − 117,5)/2,898 = −1,208

Resposta

z = −1,208

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

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 171

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).

Resolver em ordem a n

n = (1,96·20/3)² = 170,7

Arredondar para cima

n = 171

Resposta

n = 171
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = −0,9681

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 = 111/6 = 18,5

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −50,5
Syy = Σ(y − ȳ)² = 155,5

Coeficiente de correlação

r = −50,5/√(17,5·155,5) = −0,9681

Resposta

r = −0,9681
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −5,4

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 = 120/5 = 24
ȳ = 544/5 = 108,8

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 372

Reta de regressão

b = 372/90 = 4,133
a = 108,8 − 4,133·24 = 9,6
ŷ = 9,6 + 4,133·x

Valor previsto

ŷ = 9,6 + 4,133·28,5 = 127,4

Resíduo

e = 122 − 127,4 = −5,4

Resposta

e = −5,4

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 35,36

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.

Frequência esperada

E = 87·63/155 = 35,36

Resposta

E = 35,36
16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 2

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)·(3 − 1) = 2

Resposta

df = 2

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