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

Uma escala de autorrelato mostra que pessoas que concordam com muitas afirmações pontuam alto independentemente do conteúdo. Que viés de resposta é esse e como ele pode ser reduzido?

  1. AViés de desejabilidade social; usar uma amostra maior
  2. BCaracterísticas de demanda; usar um desenho duplo-cego
  3. CEfeitos de ordem; contrabalancear os participantes
  4. DViés de aquiescência; incluir itens com redação invertida
3.Estatística descritivaMédia
303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 30, 27, 40, 55, 32, 58, 53.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 70 e desvio-padrão 15. Que proporção P dos valores está acima de 85?

μ = 70σ = 15x = 85
P =
5.ProbabilidadesMédia
n = 11k = 3N = ?

De quantas maneiras N se pode escolher uma comissão de 3 pessoas num grupo de 11? A ordem não interessa.

n = 11k = 3
N =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 8, p = 0,5: P(X ≤ 1) = ?k012345678

Testam-se 8 componentes e cada um avaria com probabilidade 0,5, de forma independente. Qual é a probabilidade P de avariar no máximo um?

n = 8p = 0,5
P =
7.Distribuição normalMédia
248,75260P = ?

As massas de sacos seguem uma distribuição normal com média 250 g e desvio-padrão 5 g. Que fração está entre 248,75 e 260 g? Dê P em forma decimal.

μ = 250σ = 5x1 = 248,75x2 = 260
P =
8.Distribuição normalDifícil
235240245250255260265gtopo 95%

Os massas de sacos têm distribuição normal com média 250 g e desvio padrão 5 g. Arraste o ponto de corte para que os 95% superiores sombreados fiquem à direita dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 250 gσ = 5 g95%
x = g
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 11, s = 4L = ?Ux̄ = 30,5E90%

Uma amostra de 11 itens tem média 30,5 e desvio-padrão s = 4. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite inferior do intervalo de confiança de 90% para a média.

n = 11x̄ = 30,5s = 490%t(10) = 1,812
limite inferior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(10) = 3,1690L = ?Ux̄₁ − x̄₂E99%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 5 parcelas, produção média 41,5 kg, desvio-padrão 6,5 kg. Grupo de parcelas 2: 7 parcelas, média 51,5 kg, desvio-padrão 6,5 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre o limite inferior do intervalo de confiança de 99% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 5x̄₁ = 41,5s₁ = 6,5n₂ = 7x̄₂ = 51,5s₂ = 6,599%t(10) = 3,169
limite inferior = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,0302,03

Uma amostra de 36 estudantes tem nota média 194 e desvio-padrão amostral 20. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 200.

μ₀ = 200x̄ = 194s = 20n = 36
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
z −1,64501,645

Uma amostra de 25 medições tem média 102,6. O desvio-padrão da população é 8. Calcule o limite superior U do intervalo de confiança a 90 % para a média.

x̄ = 102,6σ = 8n = 2590%
U =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy347453565666767xy465060

A tabela dá 5 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 5Σx = 25Σy = 298Σx² = 135Σy² = 18088Σxy = 1543
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy144352563769979xy56080x = 8

A tabela dá 5 observações pareadas de x = gasto com publicidade em k€ e y = vendas em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. É feita uma nova observação (8, 79). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 5(8, 79)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno9381158turno noturno11314587Total206956145

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

total da linha = 87total da coluna = 20N = 145
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 3 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 = 0,01.

α = 0,01
χ²crit =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · 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

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

Resposta: D · Viés de aquiescência; incluir itens com redação invertida

Porque é esta a resposta

A aquiescência é uma tendência a concordar com os itens. Misturar itens com redação positiva e negativa faz com que concordar com tudo deixe de produzir um escore extremo.

Resposta

D · Viés de aquiescência; incluir itens com redação invertida
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 13,03

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 = 295/7 = 42,14

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−12,14)² + (−15,14)² + (−2,143)² + 12,86² + (−10,14)² + 15,86² + 10,86² = 1019

Desvio-padrão

s = √(1019/6) = 13,03

Resposta

s = 13,03
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,1587

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 = 1

Tabela da normal padrão

Φ(1) = 0,8413
P = 1 − 0,8413 = 0,1587

Resposta

P = 0,1587
5.Probabilidades

Resposta: N = 165

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(11, 3) = (11·10·9)/(3·2·1) = 165

Resposta

N = 165
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,03516

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) = 0,58 = 0,003906
P(X = 1) = 8·0,5·0,57 = 0,03125

Some

P = 0,003906 + 0,03125 = 0,03516

Resposta

P = 0,03516
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,576

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 = (248,75 − 250)/5 = −0,25
z₂ = (260 − 250)/5 = 2

Área entre os valores

P = Φ(2) − Φ(−0,25) = 0,9772 − 0,4013 = 0,576

Resposta

P = 0,576
8.Distribuição normal

Resposta: x = 241,8 g

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 = 250 − 1,64·5 = 241,8 g

Resposta

x = 241,8 g
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 28,31

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 = 1,812·4/√11 = 2,185

Intervalo

30,5 ± 2,185 → [28,31, 32,69]

Resposta

limite inferior = 28,31
10.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = −22,06 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 = (4·6,5² + 6·6,5²)/10 = 42,25
sp = 6,5

Margem de erro

E = 3,169·6,5·√(1/5 + 1/7) = 12,06

Intervalo

−10 ± 12,06 → [−22,06, 2,061]

Resposta

limite inferior = −22,06 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = −1,8

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 = 20/√36 = 20/6 = 3,333

Estatística de teste

t = (194 − 200)/3,333 = −1,8

Resposta

t = −1,8
t0,025; df = 35 = 2,03

|t| < 2.03, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: U = 105,2

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 = 1,645·8/√25 = 2,632

Limite do intervalo

U = 102,6 + 2,632 = 105,2

Resposta

U = 105,2
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9266

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 = 1543 − 25·298/5 = 53
Sxx = 135 − 25²/5 = 10
Syy = 18088 − 298²/5 = 327,2

Coeficiente de correlação

r = 53/√(10·327,2) = 0,9266

Resposta

r = 0,9266
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 4,55

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 = 307/5 = 61,4

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 174

Reta de regressão

b = 174/40 = 4,35
a = 61,4 − 4,35·5 = 39,65
ŷ = 39,65 + 4,35·x

Valor previsto

ŷ = 39,65 + 4,35·8 = 74,45

Resíduo

e = 79 − 74,45 = 4,55

Resposta

e = 4,55

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: E = 12

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 = 87·20/145 = 12

Resposta

E = 12
16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 9,21

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 = 3 − 1 = 2

Tabela

χ²crit(df = 2, α = 0,01) = 9,210

Resposta

χ²crit = 9,210

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

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