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

Validade ecológica refere-se a:

  1. ASe um teste prevê comportamento futuro
  2. BO quanto os resultados se generalizam para situações da vida real
  3. CO quanto um teste é consistente ao longo do tempo
  4. DSe um teste parece medir a coisa certa
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um departamento de psicologia recruta participantes só de disciplinas introdutórias de psicologia. Os críticos dizem que as amostras são "WEIRD". A que isso se refere?

  1. AAmostras com comportamento incomumente estranho
  2. BAmostras recrutadas com métodos aleatórios ponderados
  3. CAmostras ocidentais, escolarizadas, industrializadas, ricas e democráticas, que podem não se generalizar
  4. DAmostras que desistem cedo dos estudos
3.Estatística descritivaMédia
10152025303540

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 18, 15, 10, 11, 26, 21, 42.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 60 e desvio-padrão 12. Que proporção P dos valores está acima de 50,4?

μ = 60σ = 12x = 50,4
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,2510,220,0530,240,3μ = 2,1

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

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,25, 0,2, 0,05, 0,2, 0,3
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 6, p = 0,6: P(X = 4) = ?k0123456

Um teste tem 6 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,6, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 4?

n = 6p = 0,6k = 4
P =
7.Distribuição normalMédia
750 g742,1 gX + Y?

X é normal com média 250 g e desvio padrão 4 g; Y é independente e normal com média 500 g e desvio padrão 9 g. Encontre a probabilidade P de X + Y ser maior que 742,1 g. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 250, σX = 4μY = 500, σY = 9X + Y > 742,1 g
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 100x = ?90%

As pontuações de QI seguem uma distribuição normal com média 100 pontos e desvio-padrão 15 pontos. Calcule o valor x abaixo do qual estão 90% delas (o percentil 90).

μ = 100σ = 15P = 90%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
x̄E₁ = 1,499%, n = 64x̄E₂ = ?95%, n = 64

Um intervalo de confiança de 99% para uma média, baseado em 64 observações e σ conhecido, tem margem de erro de 1,4. Qual é a margem de erro E₂ de um intervalo de 95% com os mesmos dados?

99%n₁ = 64E₁ = 1,495%
E₂ =
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(24) = 2,0640LUx̄₁ − x̄₂E = ?95%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 7 parcelas, produção média 80,5 kg, desvio-padrão 9 kg. Grupo de parcelas 2: 19 parcelas, média 88 kg, desvio-padrão 2,5 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 = 7x̄₁ = 80,5s₁ = 9n₂ = 19x̄₂ = 88s₂ = 2,595%t(24) = 2,064
E = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,1792,179t = ?df = 12

Dois métodos de ensino são comparados. Grupo 1: 6 alunos, nota média 60,5, desvio-padrão 10,5. Grupo 2: 8 alunos, nota média 47,1, desvio-padrão 9,5. 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 = 6x̄₁ = 60,5s₁ = 10,5n₂ = 8x̄₂ = 47,1s₂ = 9,5
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
μ₀x̄c

Um teste z unilateral de H₀: μ = 50 contra H₁: μ > 50 é feito com α = 0,10 e uma amostra de 25; o desvio-padrão é conhecido e vale 5. Na realidade a média é 52,3. Encontre a probabilidade de um erro do tipo II β em porcentagem.

μ₀ = 50μ = 52,3σ = 5n = 25α = 0,10
β = %
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy15761885211152412827145xy152025100150

A tabela dá 5 observações pareadas de x = temperatura em °C e y = sorvetes vendidos. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 5
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy23945165385610661271xy51040506070x = 5

A tabela dá 6 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Preveja ŷ para x = 5.

n = 6x = 5
ŷ =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes454313101funcionários15432482Total608637183

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 = 82total da coluna = 60N = 183
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 2 linhas e 4 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

2 × 4
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · O quanto os resultados se generalizam para situações da vida real

Porque é esta a resposta

A validade ecológica trata de saber se os resultados se aplicam a situações cotidianas. Estudos de laboratório muito controlados costumam ter baixa validade ecológica.

Resposta

B · O quanto os resultados se generalizam para situações da vida real
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Amostras ocidentais, escolarizadas, industrializadas, ricas e democráticas, que podem não se generalizar

Porque é esta a resposta

Henrich e colaboradores observaram que a maioria dos participantes de psicologia vem de sociedades WEIRD (Western, Educated, Industrialised, Rich, Democratic), que não representam a humanidade, o que ameaça a validade populacional.

Resposta

C · Amostras ocidentais, escolarizadas, industrializadas, ricas e democráticas, que podem não se generalizar
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 11,03

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 = 143/7 = 20,43

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−2,429)² + (−5,429)² + (−10,43)² + (−9,429)² + 5,571² + 0,5714² + 21,57² = 729,7

Desvio-padrão

s = √(729,7/6) = 11,03

Resposta

s = 11,03
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,7881

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 = 1 − 0,2119 = 0,7881

Resposta

P = 0,7881
5.Probabilidades

Resposta: σ = 1,609

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

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,25 + 1·0,2 + 4·0,05 + 9·0,2 + 16·0,3 = 7

Variância

Var(X) = 7 − 2,1² = 2,59
σ = √2,59 = 1,609

Resposta

σ = 1,609
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,311

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 = 4) = 15·0,64·0,42 = 15·0,1296·0,16 = 0,311

Resposta

P = 0,311
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,7881

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 soma

μ = 750 g, σ = √(4² + 9²) = 9,849 g

Padronizar

z = (742,1 − 750)/9,849 = −0,8

Cauda superior

P = 1 − Φ(−0,8) = 1 − 0,2119 = 0,7881

Resposta

P = 0,7881
8.Distribuição normal

Resposta: x = 119,2 pontos

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) = 0,9 → z = 1,282

De volta a x

x = 100 + 1,282·15 = 119,22 pontos

Resposta

x = 119,22 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: E₂ = 1,065

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)·√(64/64) = 0,7609

Nova margem

E₂ = 1,4·0,7609 = 1,065

Resposta

E₂ = 1,065
10.Intervalos de confiança

Resposta: E = 4,557 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 = (6·9² + 18·2,5²)/24 = 24,94
sp = 4,994

Margem de erro

E = 2,064·4,994·√(1/7 + 1/19) = 4,557

Resposta

E = 4,557 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 2,499

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 = (5·10,5² + 7·9,5²)/12 = 98,58
sp = 9,929

Erro-padrão

SE = 9,929·√(1/6 + 1/8) = 5,362

Estatística de teste

t = (60,5 − 47,1)/5,362 = 2,499

Resposta

t = 2,499

Com gl = 12, o valor crítico bilateral a 5% é 2,179; |t| é maior, então H₀ é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: β = 15,43 %

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 = 5/√25 = 1
x̄c = 50 + 1,282·1 = 51,28

z sob a média verdadeira

z = (51,28 − 52,3)/1 = −1,018

Erro do tipo II

poder = P(Z > −1,018) = 84,57%
β = 100% − 84,57% = 15,43%

Resposta

β = 15,43%
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9765

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 = 105/5 = 21
ȳ = 549/5 = 109,8

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 543
Syy = Σ(y − ȳ)² = 3355

Coeficiente de determinação

r² = 543²/(90·3355) = 0,9765

Resposta

r² = 0,9765

Cerca de 97,65% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: ŷ = 50,06

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 = 336/6 = 56

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 208

Reta de regressão

b = 208/70 = 2,971
a = 56 − 2,971·7 = 35,2
ŷ = 35,2 + 2,971·x

Previsão

ŷ = 35,2 + 2,971·5 = 50,06

Resposta

ŷ = 50,06
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 26,89

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 = 82·60/183 = 26,89

Resposta

E = 26,89
16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 3

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)·(4 − 1) = 3

Resposta

df = 3

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