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

Características de demanda são:

  1. AAs exigências formais que um comitê de ética faz antes de um estudo poder começar
  2. BPistas que levam os participantes a adivinhar o objetivo e mudar o comportamento
  3. CCaracterísticas da amostra
  4. DRequisitos estatísticos de um teste
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um participante toma um medicamento ou uma pílula de açúcar sem saber qual, enquanto o pesquisador sabe. Que desenho é esse e que viés continua possível?

  1. AEnsaio aberto; os efeitos placebo estão totalmente controlados
  2. BDuplo-cego; nenhum viés é possível
  3. CCego simples; características de demanda são impossíveis
  4. DCego simples; o viés do experimentador ainda é possível
3.Estatística descritivaMédia
152025303540455055

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 33, 56, 13, 18, 26, 55.

n = 6
s =
4.Estatística descritivaDifícil
z −2−1012

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 70 e desvio-padrão 12. Que proporção P dos valores está acima de 60,4?

μ = 70σ = 12x = 60,4
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)100,15200,25300,25400,35μ = 28

Para a distribuição mostrada, encontre a variância Var(X) de X.

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0,15, 0,25, 0,25, 0,35
Var(X) =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 12, p = 0,25: P(X = 4) = ?k0123456789101112

Um teste tem 12 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,25, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 4?

n = 12p = 0,25k = 4
P =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada à direita de z = 0,0202

Arraste z para que a área sombreada sob a curva normal padrão, à direita de z, seja 0,0202. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,0202
z =
8.Distribuição normalDifícil
μ = 32x = ?20%

As durações de entregas seguem uma distribuição normal com média 32 min e desvio-padrão 6 min. Calcule o valor x abaixo do qual estão 20% delas (o percentil 20).

μ = 32σ = 6P = 20%
x = min
9.Intervalos de confiançaMédia
x̄E₁ = 8,499%, n = 36x̄E₂ = ?95%, n = 36

Um intervalo de confiança de 99% para uma média, baseado em 36 observações e σ conhecido, tem margem de erro de 8,4. Qual é a margem de erro E₂ de um intervalo de 95% com os mesmos dados?

99%n₁ = 36E₁ = 8,495%
E₂ =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 24, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,590%

O desvio-padrão da população é 24. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 90% para a média tenha margem de erro de no máximo 0,5?

σ = 24E = 0,590%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −1,98401,984

Uma amostra de 100 estudantes tem nota média 502,9 e desvio-padrão amostral 10. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 500.

μ₀ = 500x̄ = 502,9s = 10n = 100
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
σ = 8, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2,595%

Que tamanho deve ter uma amostra para que o intervalo de confiança a 95 % para uma média tenha uma margem de erro de no máximo 2,5? O desvio-padrão é 8. Calcule o menor tamanho de amostra n.

σ = 8E = 2,595%
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy12321731941651469xy246101520

A tabela dá 6 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 = 6
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy127226325421519619xy2462025ŷ = 22

A tabela dá 6 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Para que valor x a reta prevê ŷ = 22?

n = 6ŷ = 22
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
melhorounão melhorouTotalnovo medicamento4476120placebo6634100Total110110220

A tabela de contingência mostra frequências observadas. Calcule a estatística qui-quadrado χ² para o teste de independência entre as variáveis de linha e de coluna. Não use correção de continuidade.

N = 2202 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

Um teste qui-quadrado de aderência verifica se as frequências em 8 categorias seguem uma distribuição de Poisson cuja média é estimada a partir dos mesmos dados. Quantos graus de liberdade df o teste tem?

k = 8
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: B · Pistas que levam os participantes a adivinhar o objetivo e mudar o comportamento

Porque é esta a resposta

Quando os participantes descobrem a hipótese, podem agir para confirmá-la ou sabotá-la, ameaçando a validade. Engano e procedimentos cegos reduzem isso.

Resposta

B · Pistas que levam os participantes a adivinhar o objetivo e mudar o comportamento
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: D · Cego simples; o viés do experimentador ainda é possível

Porque é esta a resposta

Num desenho cego simples, os participantes não sabem sua condição, o que controla as expectativas de placebo. O conhecimento do pesquisador ainda pode influenciar os resultados, por isso se preferem os desenhos duplo-cegos.

Resposta

D · Cego simples; o viés do experimentador ainda é possível
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 18,36

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 = 201/6 = 33,5

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−0,5)² + 22,5² + (−20,5)² + (−15,5)² + (−7,5)² + 21,5² = 1686

Desvio-padrão

s = √(1686/5) = 18,36

Resposta

s = 18,36
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: Var(X) = 116

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 = 10·0,15 + 20·0,25 + 30·0,25 + 40·0,35 = 28

Média dos quadrados

E(X²) = 100·0,15 + 400·0,25 + 900·0,25 + 1600·0,35 = 900

Variância

Var(X) = 900 − 28² = 116

Resposta

Var(X) = 116
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,1936

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) = 495·0,254·0,758 = 495·0,003906·0,1001 = 0,1936

Resposta

P = 0,1936
7.Distribuição normal

Resposta: z = 2,05

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 − 0,0202 = 0,9798

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,9798 dentro da tabela e leia z.

z = 2,05

Resposta

z = 2,05
8.Distribuição normal

Resposta: x = 26,95 min

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) = 0,2 → z = −0,8416

De volta a x

x = 32 + −0,8416·6 = 26,95 min

Resposta

x = 26,95 min
9.Intervalos de confiança

Resposta: E₂ = 6,391

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)·√(36/36) = 0,7609

Nova margem

E₂ = 8,4·0,7609 = 6,391

Resposta

E₂ = 6,391
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 6235

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 = (1,645·24/0,5)² = 6235

Arredondar para cima

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

n = 6235

Resposta

n = 6235
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 2,9

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/√100 = 10/10 = 1

Estatística de teste

t = (502,9 − 500)/1 = 2,9

Resposta

t = 2,9
t0,025; df = 99 = 1,984

|t| > 1,984, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 40

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 = (1,96·8/2,5)² = 39,34

Arredondar para cima

n = 40

Resposta

n = 40
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,8628

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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 98/6 = 16,33

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −41
Syy = Σ(y − ȳ)² = 111,3

Coeficiente de determinação

r² = −41²/(17,5·111,3) = 0,8628

Resposta

r² = 0,8628

Cerca de 86,28% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 3,949

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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 137/6 = 22,83

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −32,5

Reta de regressão

b = −32,5/17,5 = −1,857
a = 22,83 − (−1,857)·3,5 = 29,33
ŷ = 29,33 − 1,857·x

Resolver para x

x = (22 − 29,33)/(−1,857) = 3,949

Resposta

x = 3,949
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 18,77

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

novo medicamento: 120·110/220 = 60, 120·110/220 = 60
placebo: 100·110/220 = 50, 100·110/220 = 50

Estatística qui-quadrado

χ² = (44 − 60)²/60 + (76 − 60)²/60 + (66 − 50)²/50 + (34 − 50)²/50
χ² = 18,77

Resposta

χ² = 18,77

gl = 1. Para α = 0,05 o valor crítico é 3,841, então H₀ (independência) é rejeitada.

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 6

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 = 8 − 1 − 1 = 6

Resposta

df = 6

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