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

Medidas de tamanho de efeito como o d de Cohen são relatadas porque:

  1. AMostram se o resultado é estatisticamente significativo no nível alfa escolhido
  2. BMostram o tamanho de um efeito, independentemente do tamanho da amostra
  3. CEliminam a necessidade de qualquer hipótese
  4. DInformam quantos participantes desistiram
3.Estatística descritivaMédia
3540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 51, 50, 47, 55, 34, 41.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 40. Calcule a pontuação z z de uma nota de 480.

μ = 500σ = 40x = 480
z =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,0510,320,130,2540,3μ = 2,45

Para a distribuição mostrada, encontre o desvio padrão σ de X.

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,05, 0,3, 0,1, 0,25, 0,3
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−50,7550,22450,05

Um jogo custa €5 para jogar. Você ganha €10 com probabilidade 0,2 e €250 com probabilidade 0,05; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €5€10: p = 0,2€250: p = 0,05
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
470550P = ?

As durações de baterias seguem uma distribuição normal com média 500 h e desvio-padrão 40 h. Que fração está entre 470 e 550 h? Dê P em forma decimal.

μ = 500σ = 40x1 = 470x2 = 550
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 178x = ?10%

As alturas de homens adultos seguem uma distribuição normal com média 178 cm e desvio-padrão 7 cm. Calcule o valor x abaixo do qual estão 10% delas (o percentil 10).

μ = 178σ = 7P = 10%
x = cm
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 11, s = 16,5LU = ?x̄ = 15,5E95%

Uma amostra de 11 itens tem média 15,5 e desvio-padrão s = 16,5. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite superior do intervalo de confiança de 95% para a média.

n = 11x̄ = 15,5s = 16,595%t(10) = 2,228
limite superior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(24) = 2,0640LUx̄₁ − x̄₂E = ?95%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 19 parcelas, produção média 27 kg, desvio-padrão 6,5 kg. Grupo de parcelas 2: 7 parcelas, média 34,5 kg, desvio-padrão 3,5 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 95% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 19x̄₁ = 27s₁ = 6,5n₂ = 7x̄₂ = 34,5s₂ = 3,595%t(24) = 2,064
E = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−1,42p = ?

Afirma-se que a média de uma população é 50; o desvio-padrão da população é conhecido e vale 30. Uma amostra aleatória de 100 observações tem média 45,74. Teste H₀: μ = 50 contra H₁: μ < 50. Encontre o valor p p.

μ₀ = 50σ = 30n = 100x̄ = 45,74H₁: μ < μ₀
p =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 4α = 0,05βσ = 14, poder 80%, n = ?

Um teste z unilateral com α = 0,05 deve detectar um deslocamento da média de 4 unidades com poder de 80%. O desvio-padrão é 14. Encontre o tamanho mínimo da amostra n.

α = 0,05poder = 80%δ = 4σ = 14zα = 1,645zβ = 0,842
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy250355459566678xy24650607080

A tabela dá 5 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 5Σx = 20Σy = 308Σx² = 90Σy² = 19446Σxy = 1299
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy147216861884201012210924118xy15202580100120ŷ = 77

A tabela dá 6 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 = 77?

n = 6ŷ = 77
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes12131439funcionários2821857Total40342296

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

total da linha = 39total da coluna = 22N = 96
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 3 linhas e 6 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

3 × 6
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · 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

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

Resposta: B · Mostram o tamanho de um efeito, independentemente do tamanho da amostra

Porque é esta a resposta

Com amostras grandes, efeitos minúsculos podem ser significativos. Tamanhos de efeito expressam a magnitude de uma diferença, p. ex. d = 0,2 pequeno, 0,5 médio, 0,8 grande.

Resposta

B · Mostram o tamanho de um efeito, independentemente do tamanho da amostra
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 7,633

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 = 278/6 = 46,33

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 4,667² + 3,667² + 0,6667² + 8,667² + (−12,33)² + (−5,333)² = 291,3

Desvio-padrão

s = √(291,3/5) = 7,633

Resposta

s = 7,633
4.Estatística descritiva

Resposta: z = −0,5

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 = (480 − 500)/40 = −0,5

Resposta

z = −0,5
5.Probabilidades

Resposta: σ = 1,322

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 = 0·0,05 + 1·0,3 + 2·0,1 + 3·0,25 + 4·0,3 = 2,45

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,05 + 1·0,3 + 4·0,1 + 9·0,25 + 16·0,3 = 7,75

Variância

Var(X) = 7,75 − 2,45² = 1,747
σ = √1,747 = 1,322

Resposta

σ = 1,322
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = 9,5 €

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: 5 (p = 0,2), 245 (p = 0,05), −5 (p = 0,75)

Valor esperado

E(G) = 5·0,2 + 245·0,05 − 5·0,75 = 9,5 €

Resposta

E(G) = 9,5 €

Um valor positivo significa que você ganha dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,6677

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 = (470 − 500)/40 = −0,75
z₂ = (550 − 500)/40 = 1,25

Área entre os valores

P = Φ(1,25) − Φ(−0,75) = 0,8944 − 0,2266 = 0,6677

Resposta

P = 0,6677
8.Distribuição normal

Resposta: x = 169 cm

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.

z do percentil

Φ(z) = 0,1 → z = −1,282

De volta a x

x = 178 + −1,282·7 = 169,03 cm

Resposta

x = 169,03 cm
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite superior = 26,58

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 = 2,228

Margem de erro

E = 2,228·16,5/√11 = 11,08

Intervalo

15,5 ± 11,08 → [4,416, 26,58]

Resposta

limite superior = 26,58
10.Intervalos de confiança

Resposta: E = 5,38 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 = (18·6,5² + 6·3,5²)/24 = 34,75
sp = 5,895

Margem de erro

E = 2,064·5,895·√(1/19 + 1/7) = 5,38

Resposta

E = 5,38 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: p = 0,0778

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 = 30/√100 = 3
z = (45,74 − 50)/3 = −1,42

Área da cauda

Φ(1,42) = 0,9222
1 − Φ(1,42) = 0,0778

Valor p

p = 0,0778

Resposta

p = 0,0778

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

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 76

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 = ((1,645 + 0,842)·14/4)² = 75,77

Arredondar para cima

n = 76

Resposta

n = 76
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,974

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 = 1299 − 20·308/5 = 67
Sxx = 90 − 20²/5 = 10
Syy = 19446 − 308²/5 = 473,2

Coeficiente de correlação

r = 67/√(10·473,2) = 0,974

Resposta

r = 0,974
14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 15,01

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 = 114/6 = 19
ȳ = 570/6 = 95

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 316

Reta de regressão

b = 316/70 = 4,514
a = 95 − 4,514·19 = 9,229
ŷ = 9,229 + 4,514·x

Resolver para x

x = (77 − 9,229)/4,514 = 15,01

Resposta

x = 15,01
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 8,938

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 = 39·22/96 = 8,938

Resposta

E = 8,938
16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 10

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

Resposta

df = 10

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