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 pesquisador quer testar se há associação entre gênero (masculino/feminino) e gênero de filme preferido (quatro categorias). Qual teste é adequado?

  1. ATeste t pareado
  2. BCorrelação de Pearson
  3. CANOVA de um fator
  4. DTeste qui-quadrado de independência
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. BInformam quantos participantes desistiram
  3. CMostram o tamanho de um efeito, independentemente do tamanho da amostra
  4. DEliminam a necessidade de qualquer hipótese
3.Estatística descritivaMédia
15202530354045

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 38, 42, 46, 12, 37.

n = 5
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 abaixo de 56?

μ = 60σ = 5x = 56
P =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 7azuis: 8

Um saco tem 7 bolas vermelhas e 8 azuis. Tira duas bolas sem repor a primeira. Qual é a probabilidade P de ambas serem vermelhas?

7 / 8
P =
6.ProbabilidadesDifícil
€p(x)−50,78200,2950,02

Um jogo custa €5 para jogar. Você ganha €25 com probabilidade 0,2 e €100 com probabilidade 0,02; caso contrário, não ganha nada. A aposta não é devolvida. Encontre o ganho líquido esperado E(G) por jogo.

aposta = €5€25: p = 0,2€100: p = 0,02
E(G) = €
7.Distribuição normalMédia
27,244,3P = ?

As durações de entregas seguem uma distribuição normal com média 32 min e desvio-padrão 6 min. Que fração está entre 27,2 e 44,3 min? Dê P em forma decimal.

μ = 32σ = 6x1 = 27,2x2 = 44,3
P =
8.Distribuição normalDifícil
380420460500540580620htopo 95%

Os durações de baterias têm distribuição normal com média 500 h e desvio padrão 40 h. Arraste o ponto de corte para que os 95% superiores sombreados fiquem à direita dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 500 hσ = 40 h95%
x = h
9.Intervalos de confiançaMédia
x̄E₁ = 5,599%, n = 36x̄E₂ = ?95%, n = 324

Um intervalo de confiança de 99% para uma média, baseado em 36 observações e σ conhecido, tem margem de erro de 5,5. Qual é a margem de erro E₂ de um intervalo de 95% baseado em 324 observações?

99%n₁ = 36E₁ = 5,595%n₂ = 324
E₂ =
10.Intervalos de confiançaDifícil
p ≈ 0,15, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0495%

Um estudo piloto sugere que cerca de 0,15 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 0,04?

p ≈ 0,15E = 0,0495%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,1312,131t = ?df = 15

16 funcionários fazem um teste de digitação antes e depois de um curso de treinamento. Para cada pessoa é registrada a diferença d = depois − antes (palavras por minuto). A diferença média é 2,82 e o desvio-padrão das diferenças é 4,9. Encontre a estatística do teste pareado t para H₀: μd = 0.

n = 16d̄ = 2,82sd = 4,9
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
σ = 20, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1,599%

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 1,5? O desvio-padrão é 20. Calcule o menor tamanho de amostra n.

σ = 20E = 1,599%
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy149364569775990xy56080

A tabela dá 5 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 5
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy2741562382910341241xy5102040x = 3

A tabela dá 6 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (3, 10). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(3, 10)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
tossesem tosseTotalfumantes433780não fumantes231740Total6654120

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 = 1202 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil
simnãoTotallinha 13961100linha 2132740linha 3283260Total80120200dfα = 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 = 2003 × 2α = 0,01
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Teste qui-quadrado de independência

Porque é esta a resposta

O teste qui-quadrado compara as frequências observadas com as esperadas numa tabela de contingência para testar se duas variáveis categóricas estão associadas.

Resposta

D · Teste qui-quadrado de independência
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · 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

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

Resposta: s = 13,34

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 = 175/5 = 35

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 3² + 7² + 11² + (−23)² + 2² = 712

Desvio-padrão

s = √(712/4) = 13,34

Resposta

s = 13,34
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,2119

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 = −0,8

Tabela da normal padrão

Φ(−0,8) = 0,2119
P = 0,2119

Resposta

P = 0,2119
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,2

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.

Primeira e segunda tiragem

P = 7/15 · 6/14 = 42/210 = 0,2

Resposta

P = 0,2
6.Probabilidades

Resposta: E(G) = 2 €

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: 20 (p = 0,2), 95 (p = 0,02), −5 (p = 0,78)

Valor esperado

E(G) = 20·0,2 + 95·0,02 − 5·0,78 = 2 €

Resposta

E(G) = 2 €

Um valor positivo significa que você ganha dinheiro em média.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,768

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 = (27,2 − 32)/6 = −0,8
z₂ = (44,3 − 32)/6 = 2,05

Área entre os valores

P = Φ(2,05) − Φ(−0,8) = 0,9798 − 0,2119 = 0,768

Resposta

P = 0,768
8.Distribuição normal

Resposta: x = 434 h

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) = 0,05

z da tabela

z ≈ −1,64

De volta às unidades originais

x = 500 − 1,64·40 = 434 h

Resposta

x = 434 h
9.Intervalos de confiança

Resposta: E₂ = 1,395

Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.

Razão das margens

E₂/E₁ = (1,96/2,576)·√(36/324) = 0,2536

Nova margem

E₂ = 5,5·0,2536 = 1,395

Resposta

E₂ = 1,395
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 307

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 = 1,96²·0,15·0,85/0,04² = 306,1

Arredondar para cima

n = 307

Resposta

n = 307
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 2,302

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

Erro-padrão da diferença média

SE = 4,9/√16 = 1,225

Estatística de teste

t = 2,82/1,225 = 2,302

Resposta

t = 2,302

Com gl = 15, o valor crítico bilateral a 5% é 2,131; |t| é maior, então H₀ é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 1180

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 = (2,576·20/1,5)² = 1180

Arredondar para cima

n = 1180

Resposta

n = 1180
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9597

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 = 25/5 = 5
ȳ = 347/5 = 69,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 186
Syy = Σ(y − ȳ)² = 901,2

Coeficiente de determinação

r² = 186²/(40·901,2) = 0,9597

Resposta

r² = 0,9597

Cerca de 95,97% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −1,519

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 = 149/6 = 24,83

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 233

Reta de regressão

b = 233/70 = 3,329
a = 24,83 − 3,329·7 = 1,533
ŷ = 1,533 + 3,329·x

Valor previsto

ŷ = 1,533 + 3,329·3 = 11,52

Resíduo

e = 10 − 11,52 = −1,519

Resposta

e = −1,519

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 0,1515

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: 80·66/120 = 44, 80·54/120 = 36
não fumantes: 40·66/120 = 22, 40·54/120 = 18

Estatística qui-quadrado

χ² = (43 − 44)²/44 + (37 − 36)²/36 + (23 − 22)²/22 + (17 − 18)²/18
χ² = 0,1515

Resposta

χ² = 0,1515

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 2,09

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

linha 1: 40, 60
linha 2: 16, 24
linha 3: 24, 36

Estatística qui-quadrado

χ² = (39 − 40)²/40 + (61 − 60)²/60 + (13 − 16)²/16 + (27 − 24)²/24 + (28 − 24)²/24 + (32 − 36)²/36
χ² = 2,09

Decisão

df = 2, χ²crit = 9,210
2,09 < 9,210

Resposta

χ² = 2,09

χ² está abaixo do valor crítico, então H₀ não é rejeitada: não há evidência significativa de relação.

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