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

Em uma distribuição perfeitamente normal:

  1. AA média, a mediana e a moda são iguais
  2. BA moda é o escore mais baixo
  3. CA maioria dos escores fica nas caudas
  4. DA média é sempre maior que a mediana
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador manipula o humor exibindo um filme triste e depois pede aos participantes que avaliem quão tristes se sentem antes da tarefa principal. Por que essa avaliação é incluída?

  1. AComo a principal variável dependente do estudo
  2. BPara fazer o debriefing dos participantes sobre os objetivos
  3. CComo checagem da manipulação, para confirmar que a VI funcionou como pretendido
  4. DPara contrabalancear a ordem das condições
3.Estatística descritivaMédia
202530354045

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 48, 23, 16, 31, 45.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 50 e desvio-padrão 12. Que proporção P dos valores está acima de 44?

μ = 50σ = 12x = 44
P =
5.ProbabilidadesMédia
vermelhas: 8azuis: 8

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

8 / 8
P =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)10,220,3530,1540,3μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 2X + 1. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,2, 0,35, 0,15, 0,3Y = 2X + 1
σY =
7.Distribuição normalMédia
750 g762,3 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 762,3 g. Arredonde z para duas casas decimais.

μX = 250, σX = 4μY = 500, σY = 9X + Y > 762,3 g
P =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 100x = ?97,5%

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 97,5% delas (o percentil 97,5).

μ = 100σ = 15P = 97,5%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 16, s = 5L = ?Ux̄ = 93E99%

Uma amostra de 16 itens tem média 93 e desvio-padrão s = 5. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite inferior do intervalo de confiança de 99% para a média.

n = 16x̄ = 93s = 599%t(15) = 2,947
limite inferior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 32, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 499%

O desvio-padrão da população é 32. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 99% para a média tenha margem de erro de no máximo 4?

σ = 32E = 499%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,01102,011

Uma amostra de 49 estudantes tem nota média 68,36 e desvio-padrão amostral 15. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 75.

μ₀ = 75x̄ = 68,36s = 15n = 49
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,64501,645

Uma amostra de 16 medições tem média 102,4. O desvio-padrão da população é 12. Calcule o limite superior U do intervalo de confiança a 90 % para a média.

x̄ = 102,4σ = 12n = 1690%
U =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy294156248301042xy5102040

A tabela dá 5 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 5
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy274106128141019xy510101520ŷ = 17

A tabela dá 5 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 = 17?

n = 5ŷ = 17
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
baixomédioaltoTotalurbano14364191rural3524867Total496049158

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

total da linha = 91total da coluna = 60N = 158
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil
aprovadoreprovadoTotal18–30 anos41398031–50 anos35458051+ anos2872100Total104156260dfα = 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 = 0,05 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 = 2603 × 2α = 0,05
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · A média, a mediana e a moda são iguais

Porque é esta a resposta

Uma distribuição normal é simétrica e em forma de sino, de modo que as três medidas de tendência central ficam no centro.

Resposta

A · A média, a mediana e a moda são iguais
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Como checagem da manipulação, para confirmar que a VI funcionou como pretendido

Porque é esta a resposta

Uma checagem da manipulação verifica se a VI produziu o estado psicológico pretendido. Sem ela, um resultado nulo poderia significar que a manipulação falhou.

Resposta

C · Como checagem da manipulação, para confirmar que a VI funcionou como pretendido
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 13,79

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 = 163/5 = 32,6

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 15,4² + (−9,6)² + (−16,6)² + (−1,6)² + 12,4² = 761,2

Desvio-padrão

s = √(761,2/4) = 13,79

Resposta

s = 13,79
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,6915

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 = −0,5

Tabela da normal padrão

Φ(−0,5) = 0,3085
P = 1 − 0,3085 = 0,6915

Resposta

P = 0,6915
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,2333

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 = 8/16 · 7/15 = 56/240 = 0,2333

Resposta

P = 0,2333
6.Probabilidades

Resposta: σY = 2,234

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.

Dispersão de X

μ = 2,55, Var(X) = 1,248, σX = 1,117

Mudança linear

σY = |2|·1,117 = 2,234

Resposta

σY = 2,234

A média de fato se desloca: E(Y) = 2·2,55 + 1 = 6,1.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,1056

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 = (762,3 − 750)/9,849 = 1,25

Cauda superior

P = 1 − Φ(1,25) = 1 − 0,8944 = 0,1056

Resposta

P = 0,1056
8.Distribuição normal

Resposta: x = 129,4 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) = 0,975 → z = 1,96

De volta a x

x = 100 + 1,96·15 = 129,4 pontos

Resposta

x = 129,4 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 89,32

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 = 15, t = 2,947

Margem de erro

E = 2,947·5/√16 = 3,684

Intervalo

93 ± 3,684 → [89,32, 96,68]

Resposta

limite inferior = 89,32
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 425

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.

Resolver em ordem a n

n = (2,576·32/4)² = 424,7

Arredondar para cima

O tamanho da amostra é um número inteiro, e arredondar para baixo deixaria a margem grande demais.

n = 425

Resposta

n = 425
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −3,099

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).

Erro-padrão

SE = 15/√49 = 15/7 = 2,143

Estatística de teste

t = (68,36 − 75)/2,143 = −3,099

Resposta

t = −3,099
t0,025; df = 48 = 2,011

|t| > 2,011, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: U = 107,3

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).

Margem de erro

E = 1,645·12/√16 = 4,935

Limite do intervalo

U = 102,4 + 4,935 = 107,3

Resposta

U = 107,3
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9851

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 = 30/5 = 6
ȳ = 120/5 = 24

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 162
Syy = Σ(y − ȳ)² = 666

Coeficiente de determinação

r² = 162²/(40·666) = 0,9851

Resposta

r² = 0,9851

Cerca de 98,51% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 9,286

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 = 30/5 = 6
ȳ = 62/5 = 12,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 56

Reta de regressão

b = 56/40 = 1,4
a = 12,4 − 1,4·6 = 4
ŷ = 4 + 1,4·x

Resolver para x

x = (17 − 4)/1,4 = 9,286

Resposta

x = 9,286
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 34,56

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 = 91·60/158 = 34,56

Resposta

E = 34,56
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 10,69

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

18–30 anos: 32, 48
31–50 anos: 32, 48
51+ anos: 40, 60

Estatística qui-quadrado

χ² = (41 − 32)²/32 + (39 − 48)²/48 + (35 − 32)²/32 + (45 − 48)²/48 + (28 − 40)²/40 + (72 − 60)²/60
χ² = 10,69

Decisão

df = 2, χ²crit = 5,991
10,69 > 5,991

Resposta

χ² = 10,69

χ² está acima do valor crítico, então H₀ é rejeitada: as variáveis parecem estar relacionadas.

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