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 teste é tão fácil que quase todos os participantes obtêm escores perto do máximo. Isso se chama:

  1. AEfeito de prática
  2. BEfeito de ordem
  3. CEfeito piso
  4. DEfeito teto
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador descobre que as vendas de sorvete e as mortes por afogamento têm correlação positiva. Qual explicação é mais plausível?

  1. AO sorvete causa afogamento
  2. BOs afogamentos aumentam as vendas de sorvete
  3. CO tempo quente aumenta tanto as vendas de sorvete quanto a natação
  4. DA correlação tem de ser um erro de cálculo
3.Estatística descritivaMédia
25303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 32, 25, 36, 36, 55.

n = 5
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 60 e desvio-padrão 15. Calcule a pontuação z z de uma nota de 42.

μ = 60σ = 15x = 42
z =
5.ProbabilidadesMédia
n = 8k = 5N = ?

De quantas maneiras N se pode escolher uma comissão de 5 pessoas num grupo de 8? A ordem não interessa.

n = 8k = 5
N =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 7, p = 0,7: P(X = 2) = ?k01234567

Um teste tem 7 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,7, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 2?

n = 7p = 0,7k = 2
P =
7.Distribuição normalMédia
105 s111,4 sX + Y?

X é normal com média 60 s e desvio padrão 5 s; Y é independente e normal com média 45 s e desvio padrão 4 s. Encontre a probabilidade P de X + Y ser maior que 111,4 s. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 60, σX = 5μY = 45, σY = 4X + Y > 111,4 s
P =
8.Distribuição normalDifícil
35455565758595pontosbase 85%

Os notas de prova têm distribuição normal com média 65 pontos e desvio padrão 10 pontos. Arraste o ponto de corte para que os 85% inferiores sombreados fiquem à esquerda dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 65 pontosσ = 10 pontos85%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 15, s = 4L = ?Ux̄ = 35E95%

Uma amostra de 15 itens tem média 35 e desvio-padrão s = 4. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite inferior do intervalo de confiança de 95% para a média.

n = 15x̄ = 35s = 495%t(14) = 2,145
limite inferior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
n = 15σ = ?Us = 795%

Os diâmetros de 15 eixos usinados têm desvio-padrão amostral de 7 µm. Supondo que os diâmetros tenham distribuição normal, encontre o limite inferior σ do intervalo de confiança de 95% para o desvio-padrão populacional. Com gl = 14, 2,5% da distribuição χ² fica abaixo de 5,629 e 2,5% fica acima de 26,119.

n = 15s = 7 µmχ² = 5,629, 26,119
σ = µm
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,1792,179t = ?df = 12

Dois métodos de ensino são comparados. Grupo 1: 9 alunos, nota média 102,5, desvio-padrão 8,5. Grupo 2: 5 alunos, nota média 90,1, desvio-padrão 3. 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 = 9x̄₁ = 102,5s₁ = 8,5n₂ = 5x̄₂ = 90,1s₂ = 3
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
μ₀x̄c

Um teste z unilateral de H₀: μ = 80 contra H₁: μ > 80 é feito com α = 0,01 e uma amostra de 100; o desvio-padrão é conhecido e vale 30. Na realidade a média é 89. Encontre a probabilidade de um erro do tipo II β em porcentagem.

μ₀ = 80μ = 89σ = 30n = 100α = 0,01
β = %
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy123225327431529xy242530

A tabela dá 5 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 5Σx = 15Σy = 135Σx² = 55Σy² = 3685Σxy = 423
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy2941261481810211226xy5101020ŷ = 10

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. Para que valor x a reta prevê ŷ = 10?

n = 6ŷ = 10
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes10452176funcionários34202478Total446545154

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

total da linha = 76total da coluna = 44N = 154
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil
dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

Um teste qui-quadrado de aderência compara frequências observadas em 6 categorias com proporções esperadas totalmente especificadas (nenhum parâmetro é estimado a partir dos dados). Usando a tabela, encontre o valor crítico χ²crit ao nível de significância α = 0,05.

α = 0,05
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Efeito teto

Porque é esta a resposta

Os efeitos teto escondem diferenças entre as condições porque ninguém consegue pontuar mais alto. Os efeitos piso são o inverso, quando a tarefa é difícil demais.

Resposta

D · Efeito teto
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · O tempo quente aumenta tanto as vendas de sorvete quanto a natação

Porque é esta a resposta

Uma terceira variável, a temperatura, causa as duas. Isso ilustra por que a correlação sozinha não pode mostrar causalidade.

Resposta

C · O tempo quente aumenta tanto as vendas de sorvete quanto a natação
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 11,12

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 = 184/5 = 36,8

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−4,8)² + (−11,8)² + (−0,8)² + (−0,8)² + 18,2² = 494,8

Desvio-padrão

s = √(494,8/4) = 11,12

Resposta

s = 11,12
4.Estatística descritiva

Resposta: z = −1,2

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 = (42 − 60)/15 = −1,2

Resposta

z = −1,2
5.Probabilidades

Resposta: N = 56

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(8, 5) = (8·7·6·5·4)/(5·4·3·2·1) = 56

Resposta

N = 56
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,025

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) = 21·0,72·0,35 = 21·0,49·0,00243 = 0,025

Resposta

P = 0,025
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,1587

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 = 105 s, σ = √(5² + 4²) = 6,403 s

Padronizar

z = (111,4 − 105)/6,403 = 1

Cauda superior

P = 1 − Φ(1) = 1 − 0,8413 = 0,1587

Resposta

P = 0,1587
8.Distribuição normal

Resposta: x = 75,4 pontos

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) = 0,85

z da tabela

z ≈ 1,04

De volta às unidades originais

x = 65 + 1,04·10 = 75,4 pontos

Resposta

x = 75,4 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 32,78

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 = 14, t = 2,145

Margem de erro

E = 2,145·4/√15 = 2,215

Intervalo

35 ± 2,215 → [32,78, 37,22]

Resposta

limite inferior = 32,78
10.Intervalos de confiança

Resposta: σ = 5,125 µm

Intervalo para uma variância: (n − 1)s²/σ² tem distribuição χ² com n − 1 graus de liberdade. O intervalo de 95% para σ² vai de (n − 1)s² dividido pelo valor superior de χ² (2,5% acima dele) até (n − 1)s² dividido pelo valor inferior de χ² (2,5% abaixo dele); o intervalo para σ é a raiz quadrada dos dois limites. Ele não é simétrico em torno de s.

Soma de quadrados

(n − 1)s² = 14·7² = 686

Limites para σ²

686/26,119 = 26,26
686/5,629 = 121,9

Limite para σ

σ = √26,26 = 5,125 µm

Resposta

σ = 5,125 µm

Intervalo de 95% para σ: [5,125, 11,04] µm.

11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 3,108

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 = (8·8,5² + 4·3²)/12 = 51,17
sp = 7,153

Erro-padrão

SE = 7,153·√(1/9 + 1/5) = 3,99

Estatística de teste

t = (102,5 − 90,1)/3,99 = 3,108

Resposta

t = 3,108

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 = 25,02 %

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 = 30/√100 = 3
x̄c = 80 + 2,326·3 = 86,98

z sob a média verdadeira

z = (86,98 − 89)/3 = −0,674

Erro do tipo II

poder = P(Z > −0,674) = 74,98%
β = 100% − 74,98% = 25,02%

Resposta

β = 25,02%
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9

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 = 423 − 15·135/5 = 18
Sxx = 55 − 15²/5 = 10
Syy = 3685 − 135²/5 = 40

Coeficiente de correlação

r = 18/√(10·40) = 0,9

Resposta

r = 0,9
14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 2,977

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 = 100/6 = 16,67

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 116

Reta de regressão

b = 116/70 = 1,657
a = 16,67 − 1,657·7 = 5,067
ŷ = 5,067 + 1,657·x

Resolver para x

x = (10 − 5,067)/1,657 = 2,977

Resposta

x = 2,977
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 21,71

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 = 76·44/154 = 21,71

Resposta

E = 21,71
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 11,07

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 = 6 − 1 = 5

Tabela

χ²crit(df = 5, α = 0,05) = 11,070

Resposta

χ²crit = 11,070

Rejeite H₀ se o χ² calculado for maior que este valor.

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