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 estuda o efeito do gênero sobre escores de memória. Por que isso é um quase-experimento e não um experimento verdadeiro?

  1. AA VD não é medida
  2. BHá apenas duas condições, e um experimento verdadeiro precisa de pelo menos três níveis da VI
  3. CO estudo ocorre em laboratório
  4. DA VI é uma característica preexistente, então os participantes não podem ser distribuídos aleatoriamente a ela
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um pesquisador quer mostrar que uma nova escala de ansiedade mede algo diferente da depressão. Correlações baixas com uma escala de depressão apoiariam a:

  1. AValidade discriminante
  2. BValidade preditiva
  3. CValidade convergente
  4. DValidade de face
3.Estatística descritivaMédia
1520253035404550

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 51, 11, 16, 14, 32.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 50 e desvio-padrão 20. Que proporção P dos valores está abaixo de 10?

μ = 50σ = 20x = 10
P =
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 = 12, p = 0,1: P(X ≤ 1) = ?k0123456789101112

Testam-se 12 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,1, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 12p = 0,1
P =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada entre −z e z = 0,9476

Arraste z para que a área sombreada entre −z e z sob a curva normal padrão seja 0,9476. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,9476
z =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 250x = ?5%

As massas de sacos seguem uma distribuição normal com média 250 g e desvio-padrão 5 g. Calcule o valor x abaixo do qual estão 5% delas (o percentil 5).

μ = 250σ = 5P = 5%
x = g
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 11, s = 17,5LUx̄ = 117,5E = ?90%

Uma amostra de 11 itens tem média 117,5 e desvio-padrão s = 17,5. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 90% para a média.

n = 11x̄ = 117,5s = 17,590%t(10) = 1,812
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
p ≈ 0,6, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0,0599%

Um estudo piloto sugere que cerca de 0,6 dos produtos são defeituosos. Quantos produtos n devem ser inspecionados para que um intervalo de confiança de 99% para a proporção tenha margem de erro de no máximo 0,05?

p ≈ 0,6E = 0,0599%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,06402,064

Uma amostra de 25 estudantes tem nota média 197,2 e desvio-padrão amostral 10. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 200.

μ₀ = 200x̄ = 197,2s = 10n = 25
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
σ = 4, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 290%

Que tamanho deve ter uma amostra para que o intervalo de confiança a 90 % para uma média tenha uma margem de erro de no máximo 2? O desvio-padrão é 4. Calcule o menor tamanho de amostra n.

σ = 4E = 290%
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy128224318418515xy24152025

A tabela dá 5 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 5
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy145017712078231042610829122xy1520253050100ŷ = 60

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 = 60?

n = 6ŷ = 60
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno443436114turno noturno42241884Total865854198

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

total da linha = 84total da coluna = 54N = 198
E =
16.Testes qui-quadradoDifícil
aprovadoreprovadoTotalfábrica A314980fábrica B3565100fábrica C1882100Total84196280dfα = 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 = 2803 × 2α = 0,05
χ² =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · A VI é uma característica preexistente, então os participantes não podem ser distribuídos aleatoriamente a ela

Porque é esta a resposta

Em um quase-experimento, a VI é uma diferença natural entre as pessoas. Sem distribuição aleatória, outras diferenças entre os grupos podem confundir os resultados.

Resposta

D · A VI é uma característica preexistente, então os participantes não podem ser distribuídos aleatoriamente a ela
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Validade discriminante

Porque é esta a resposta

A validade discriminante (divergente) se demonstra quando uma medida tem correlação fraca com medidas de construtos diferentes. A validade convergente é a correlação alta com medidas do mesmo construto.

Resposta

A · Validade discriminante
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 16,75

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 = 124/5 = 24,8

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 26,2² + (−13,8)² + (−8,8)² + (−10,8)² + 7,2² = 1123

Desvio-padrão

s = √(1123/4) = 16,75

Resposta

s = 16,75
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,02275

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 = −2

Tabela da normal padrão

Φ(−2) = 0,02275
P = 0,02275

Resposta

P = 0,02275
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 = 0,659

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.

Zero e uma avaria

P(X = 0) = 0,912 = 0,2824
P(X = 1) = 12·0,1·0,911 = 0,3766

Some

P = 0,2824 + 0,3766 = 0,659

Resposta

P = 0,659
7.Distribuição normal

Resposta: z = 1,94

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 de z

Φ(z) = (1 + 0,9476)/2 = 0,9738

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,9738 dentro da tabela e leia z.

z = 1,94

Resposta

z = 1,94
8.Distribuição normal

Resposta: x = 241,8 g

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) = 0,05 → z = −1,645

De volta a x

x = 250 + −1,645·5 = 241,78 g

Resposta

x = 241,78 g
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 9,561

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 = 1,812

Margem de erro

E = 1,812·17,5/√11 = 9,561

Resposta

E = 9,561
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 638

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 = 2,576²·0,6·0,4/0,05² = 637

Arredondar para cima

n = 638

Resposta

n = 638
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −1,4

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 = 10/√25 = 10/5 = 2

Estatística de teste

t = (197,2 − 200)/2 = −1,4

Resposta

t = −1,4
t0,025; df = 24 = 2,064

|t| < 2.064, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 11

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 = (1,645·4/2)² = 10,82

Arredondar para cima

n = 11

Resposta

n = 11
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,9209

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 = 15/5 = 3
ȳ = 103/5 = 20,6

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −32
Syy = Σ(y − ȳ)² = 111,2

Coeficiente de determinação

r² = −32²/(10·111,2) = 0,9209

Resposta

r² = 0,9209

Cerca de 92,09% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 15,41

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 = 129/6 = 21,5
ȳ = 533/6 = 88,83

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 157,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 745,5

Reta de regressão

b = 745,5/157,5 = 4,733
a = 88,83 − 4,733·21,5 = −12,93
ŷ = −12,93 + 4,733·x

Resolver para x

x = (60 − (−12,93))/4,733 = 15,41

Resposta

x = 15,41
15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 22,91

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 = 84·54/198 = 22,91

Resposta

E = 22,91
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 10,96

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

fábrica A: 24, 56
fábrica B: 30, 70
fábrica C: 30, 70

Estatística qui-quadrado

χ² = (31 − 24)²/24 + (49 − 56)²/56 + (35 − 30)²/30 + (65 − 70)²/70 + (18 − 30)²/30 + (82 − 70)²/70
χ² = 10,96

Decisão

df = 2, χ²crit = 5,991
10,96 > 5,991

Resposta

χ² = 10,96

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

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