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

Na pesquisa observacional, a amostragem por eventos significa:

  1. ARegistrar o comportamento só em intervalos de tempo fixos
  2. BEscolher os participantes ao acaso
  3. CRegistrar só os eventos que os participantes relatam
  4. DRegistrar cada vez que um comportamento especificado ocorre
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Aumentar o tamanho da amostra de um estudo, de forma mais direta:

  1. ARemove todo viés da amostra
  2. BAumenta o poder estatístico para detectar um efeito real
  3. CAumenta o tamanho do efeito
  4. DGarante um resultado estatisticamente significativo se existir algum efeito
3.Estatística descritivaMédia
2025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 18, 57, 45, 54, 45, 59, 57.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 50 e desvio-padrão 8. Calcule a pontuação z z de uma nota de 60.

μ = 50σ = 8x = 60
z =
5.ProbabilidadesMédia
P(pelo menos um seis) = ??1?2?3?4?5?6P(seis) = 1/6 em cada lançamento

Lança-se um dado equilibrado 6 vezes. Qual é a probabilidade P de sair pelo menos um seis?

n = 6
P =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−20,7980,2380,01

Um jogo custa €2 para jogar. Você ganha €10 com probabilidade 0,2 e €40 com probabilidade 0,01; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €2€10: p = 0,2€40: p = 0,01
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
24,835,3P = ?

As durações de entregas seguem uma distribuição normal com média 32 min e desvio-padrão 6 min. Que fração está entre 24,8 e 35,3 min? Dê P em forma decimal.

μ = 32σ = 6x1 = 24,8x2 = 35,3
P =
8.Distribuição normalDifícil
235240245250255260265gtopo 40%

Os massas de sacos têm distribuição normal com média 250 g e desvio padrão 5 g. Arraste o ponto de corte para que os 40% superiores sombreados fiquem à direita dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 250 gσ = 5 g40%
x = g
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 11, s = 5,5L = ?Ux̄ = 100,5E90%

Uma amostra de 11 itens tem média 100,5 e desvio-padrão s = 5,5. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite inferior do intervalo de confiança de 90% para a média.

n = 11x̄ = 100,5s = 5,590%t(10) = 1,812
limite inferior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
p ≈ 0,4, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0395%

Um estudo piloto sugere que cerca de 0,4 dos produtos são defeituosos. Quantos produtos n devem ser inspecionados para que um intervalo de confiança de 95% para a proporção tenha margem de erro de no máximo 0,03?

p ≈ 0,4E = 0,0395%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−1,24p = ?

Afirma-se que a média de uma população é 80; o desvio-padrão da população é conhecido e vale 36. Uma amostra aleatória de 144 observações tem média 76,28. Teste H₀: μ = 80 contra H₁: μ < 80. Encontre o valor p p.

μ₀ = 80σ = 36n = 144x̄ = 76,28H₁: μ < μ₀
p =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
σ = 12, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 399%

Que tamanho deve ter uma amostra para que o intervalo de confiança a 99 % para uma média tenha uma margem de erro de no máximo 3? O desvio-padrão é 12. Calcule o menor tamanho de amostra n.

σ = 12E = 399%
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy244343449550657xy246455055

A tabela dá 5 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 5
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy356461563665774881xy468607080x = 7,5

A tabela dá 6 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (7,5, 80). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(7,5, 80)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes33121156funcionários9252357Total423734113

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

total da linha = 57total da coluna = 42N = 113
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 3 linhas e 5 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

3 × 5
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Registrar cada vez que um comportamento especificado ocorre

Porque é esta a resposta

A amostragem por eventos conta cada ocorrência dos comportamentos-alvo. A amostragem por tempo registra o que acontece em intervalos definidos, como a cada 30 segundos.

Resposta

D · Registrar cada vez que um comportamento especificado ocorre
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Aumenta o poder estatístico para detectar um efeito real

Porque é esta a resposta

Amostras maiores reduzem o erro-padrão, aumentando o poder. Não mudam o tamanho real do efeito nem eliminam viés sistemático.

Resposta

B · Aumenta o poder estatístico para detectar um efeito real
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 14,36

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 = 335/7 = 47,86

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−29,86)² + 9,143² + (−2,857)² + 6,143² + (−2,857)² + 11,14² + 9,143² = 1237

Desvio-padrão

s = √(1237/6) = 14,36

Resposta

s = 14,36
4.Estatística descritiva

Resposta: z = 1,25

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 = (60 − 50)/8 = 1,25

Resposta

z = 1,25
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,6651

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)6 = 0,3349
P = 1 − 0,3349 = 0,6651

Resposta

P = 0,6651
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = 0,4 €

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.

Resultados líquidos

G: 8 (p = 0,2), 38 (p = 0,01), −2 (p = 0,79)

Valor esperado

E(G) = 8·0,2 + 38·0,01 − 2·0,79 = 0,4 €

Resposta

E(G) = 0,4 €

Um valor positivo significa que você ganha dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,5938

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 = (24,8 − 32)/6 = −1,2
z₂ = (35,3 − 32)/6 = 0,55

Área entre os valores

P = Φ(0,55) − Φ(−1,2) = 0,7088 − 0,1151 = 0,5938

Resposta

P = 0,5938
8.Distribuição normal

Resposta: x = 251,3 g

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) = 0,6

z da tabela

z ≈ 0,25

De volta às unidades originais

x = 250 + 0,25·5 = 251,3 g

Resposta

x = 251,3 g
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 97,5

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 = 10, t = 1,812

Margem de erro

E = 1,812·5,5/√11 = 3,005

Intervalo

100,5 ± 3,005 → [97,5, 103,5]

Resposta

limite inferior = 97,5
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 1025

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 = 1,96²·0,4·0,6/0,03² = 1024

Arredondar para cima

n = 1025

Resposta

n = 1025
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: p = 0,1075

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.

Estatística de teste

SE = σ/√n = 36/√144 = 3
z = (76,28 − 80)/3 = −1,24

Área da cauda

Φ(1,24) = 0,8925
1 − Φ(1,24) = 0,1075

Valor p

p = 0,1075

Resposta

p = 0,1075

p > 0,05, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5%.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 107

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 = (2,576·12/3)² = 106,2

Arredondar para cima

n = 107

Resposta

n = 107
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,8698

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 = 20/5 = 4
ȳ = 243/5 = 48,6

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 33
Syy = Σ(y − ȳ)² = 125,2

Coeficiente de determinação

r² = 33²/(10·125,2) = 0,8698

Resposta

r² = 0,8698

Cerca de 86,98% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 3,848

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 = 33/6 = 5,5
ȳ = 400/6 = 66,67

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 83

Reta de regressão

b = 83/17,5 = 4,743
a = 66,67 − 4,743·5,5 = 40,58
ŷ = 40,58 + 4,743·x

Valor previsto

ŷ = 40,58 + 4,743·7,5 = 76,15

Resíduo

e = 80 − 76,15 = 3,848

Resposta

e = 3,848

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 21,19

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 = 57·42/113 = 21,19

Resposta

E = 21,19
16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 8

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)·(5 − 1) = 8

Resposta

df = 8

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