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. CRequisitos estatísticos de um teste
  4. DCaracterísticas da amostra
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Numa regressão múltipla que prevê notas de prova a partir de horas de estudo e de sono, R² = 0,36. O que isso significa?

  1. AAs horas de estudo causam 36% do sucesso na prova
  2. B36% dos estudantes passaram na prova
  3. COs preditores juntos explicam 36% da variância das notas de prova
  4. DA correlação entre os preditores é 0,36
3.Estatística descritivaMédia
1520253035

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 16, 39, 14, 15, 31.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 170 e desvio-padrão 5. Que proporção P dos valores está acima de 166?

μ = 170σ = 5x = 166
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)10,120,2530,340,35μ = 2,9

Para a distribuição mostrada, encontre o desvio padrão σ de X.

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,1, 0,25, 0,3, 0,35
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 9, p = 0,7: P(X = 2) = ?k0123456789

Um teste tem 9 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 = 9p = 0,7k = 2
P =
7.Distribuição normalMédia
164,35185,35P = ?

As alturas de homens adultos seguem uma distribuição normal com média 178 cm e desvio-padrão 7 cm. Que fração está entre 164,35 e 185,35 cm? Dê P em forma decimal.

μ = 178σ = 7x1 = 164,35x2 = 185,35
P =
8.Distribuição normalDifícil
557085100115130145pontostopo 20%

Os pontuações de QI têm distribuição normal com média 100 pontos e desvio padrão 15 pontos. Arraste o ponto de corte para que os 20% superiores sombreados fiquem à direita dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 100 pontosσ = 15 pontos20%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 21, s = 1LUx̄ = 82E = ?90%

Uma amostra de 21 itens tem média 82 e desvio-padrão s = 1. A população é aproximadamente normal. Calcule a margem de erro E de um intervalo de confiança de 90% para a média.

n = 21x̄ = 82s = 190%t(20) = 1,725
E =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 31, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 395%

O desvio-padrão da população é 31. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 95% para a média tenha margem de erro de no máximo 3?

σ = 31E = 395%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−2,2282,228t = ?df = 10

11 funcionários fazem um teste de digitação antes e depois de um curso de treinamento. Para cada pessoa é registrada a diferença d = depois − antes (palavras por minuto). A diferença média é 9,35 e o desvio-padrão das diferenças é 10. Encontre a estatística do teste pareado t para H₀: μd = 0.

n = 11d̄ = 9,35sd = 10
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
−1,961,96z = ?

Em um ensaio, 90 de 200 pacientes com o tratamento A se recuperam, e 57 de 100 pacientes com o tratamento B. Usando a proporção combinada, encontre a estatística de teste z para H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 90n₁ = 200x₂ = 57n₂ = 100
z =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy23845365587110781292xy510406080

A tabela dá 6 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 = 6Σx = 42Σy = 387Σx² = 364Σy² = 26867Σxy = 3070
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy2941562783310411251xy5102040x = 3

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. É feita uma nova observação (3, 17). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(3, 17)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
melhorounão melhorouTotalnovo medicamento152540placebo275380Total4278120

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 = 1202 × 2
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 3 linhas e 4 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

3 × 4
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: C · Os preditores juntos explicam 36% da variância das notas de prova

Porque é esta a resposta

O R² mostra quanto da variabilidade do desfecho é explicado por todos os preditores juntos. Ele não estabelece causalidade.

Resposta

C · Os preditores juntos explicam 36% da variância das notas de prova
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 11,34

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 = 115/5 = 23

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−7)² + 16² + (−9)² + (−8)² + 8² = 514

Desvio-padrão

s = √(514/4) = 11,34

Resposta

s = 11,34
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: σ = 0,995

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 = 1·0,1 + 2·0,25 + 3·0,3 + 4·0,35 = 2,9

Média dos quadrados

E(X²) = 1·0,1 + 4·0,25 + 9·0,3 + 16·0,35 = 9,4

Variância

Var(X) = 9,4 − 2,9² = 0,99
σ = √0,99 = 0,995

Resposta

σ = 0,995
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,003858

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) = 36·0,72·0,37 = 36·0,49·0,0002187 = 0,003858

Resposta

P = 0,003858
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8276

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 = (164,35 − 178)/7 = −1,95
z₂ = (185,35 − 178)/7 = 1,05

Área entre os valores

P = Φ(1,05) − Φ(−1,95) = 0,8531 − 0,02559 = 0,8276

Resposta

P = 0,8276
8.Distribuição normal

Resposta: x = 112,6 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) = 0,8

z da tabela

z ≈ 0,84

De volta às unidades originais

x = 100 + 0,84·15 = 112,6 pontos

Resposta

x = 112,6 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: E = 0,3764

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 = 20, t = 1,725

Margem de erro

E = 1,725·1/√21 = 0,3764

Resposta

E = 0,3764
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 411

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 = (1,96·31/3)² = 410,2

Arredondar para cima

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

n = 411

Resposta

n = 411
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 3,101

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

Erro-padrão da diferença média

SE = 10/√11 = 3,015

Estatística de teste

t = 9,35/3,015 = 3,101

Resposta

t = 3,101

Com gl = 10, o valor crítico bilateral a 5% é 2,228; |t| é maior, então H₀ é rejeitada.

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = −1,96

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.

Proporções amostrais

p̂₁ = 90/200 = 0,45
p̂₂ = 57/100 = 0,57
p̂ = 147/300 = 0,49

Erro-padrão sob H₀

SE = √(0,49·0,51·(1/200 + 1/100)) = 0,06122

Estatística de teste

z = (0,45 − 0,57)/0,06122 = −1,96

Resposta

z = −1,96

|z| < 1,96, então H₀ não é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = 0,9884

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 = 3070 − 42·387/6 = 361
Sxx = 364 − 42²/6 = 70
Syy = 26867 − 387²/6 = 1906

Coeficiente de correlação

r = 361/√(70·1906) = 0,9884

Resposta

r = 0,9884
14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 4,467

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 = 176/6 = 29,33

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 294

Reta de regressão

b = 294/70 = 4,2
a = 29,33 − 4,2·7 = −0,06667
ŷ = −0,06667 + 4,2·x

Valor previsto

ŷ = −0,06667 + 4,2·3 = 12,53

Resíduo

e = 17 − 12,53 = 4,467

Resposta

e = 4,467

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 0,1648

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: 40·42/120 = 14, 40·78/120 = 26
placebo: 80·42/120 = 28, 80·78/120 = 52

Estatística qui-quadrado

χ² = (15 − 14)²/14 + (25 − 26)²/26 + (27 − 28)²/28 + (53 − 52)²/52
χ² = 0,1648

Resposta

χ² = 0,1648

gl = 1. Para α = 0,05 o valor crítico é 3,841, então H₀ (independência) é não 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 = (3 − 1)·(4 − 1) = 6

Resposta

df = 6

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