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. ARequisitos estatísticos de um teste
  2. BAs exigências formais que um comitê de ética faz antes de um estudo poder começar
  3. CPistas que levam os participantes a adivinhar o objetivo e mudar o comportamento
  4. DCaracterísticas da amostra
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Por que muitos pesquisadores defendem que os valores p sejam relatados junto com tamanhos de efeito e intervalos de confiança?

  1. AOs valores p mostram a probabilidade de a hipótese ser verdadeira
  2. BOs tamanhos de efeito tornam o tamanho da amostra irrelevante para a significância
  3. CUm valor p não mostra quão grande ou preciso é o efeito
  4. DOs intervalos de confiança só são necessários em pesquisa qualitativa
3.Estatística descritivaMédia
1520253035404550

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 37, 15, 50, 35, 31.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 60 e desvio-padrão 8. Que proporção P dos valores está acima de 70?

μ = 60σ = 8x = 70
P =
5.ProbabilidadesMédia
P(pelo menos um seis) = ??1?2?3?4?5?6?7P(seis) = 1/6 em cada lançamento

Lança-se um dado equilibrado 7 vezes. Qual é a probabilidade P de sair pelo menos um seis?

n = 7
P =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 10, p = 0,4: P(X = 2) = ?k012345678910

Um teste tem 10 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,4, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 2?

n = 10p = 0,4k = 2
P =
7.Distribuição normalMédia
400 g407,6 gT = X₁ + … + X₁₀?

As massas de parafusos são independentes e normais com média 40 g e desvio padrão 1,2 g. Encontre a probabilidade P de a massa total de 10 deles exceder 407,6 g. Arredonde z para duas casas decimais.

μ = 40 gσ = 1,2 gn = 10> 407,6 g
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 = 12, sd​ = 2,90LU = ?d̄ = 6,4E99%

A pressão arterial de 12 pacientes é medida antes e depois de um tratamento. As diferenças d = antes − depois (mmHg) têm média 6,4 e desvio-padrão 2,9. Encontre o limite superior do intervalo de confiança de 99% para a diferença média.

n = 12d̄ = 6,4sd = 2,999%t(11) = 3,106
limite superior = mmHg
10.Intervalos de confiançaDifícil
μ₁ − μ₂, t(19) = 2,8610LUx̄₁ − x̄₂E = ?99%

Dois fertilizantes são testados. Grupo de parcelas 1: 14 parcelas, produção média 12,5 kg, desvio-padrão 3 kg. Grupo de parcelas 2: 7 parcelas, média 20 kg, desvio-padrão 2,5 kg. Suponha variâncias iguais (t combinado, gl = n₁ + n₂ − 2). Encontre a margem de erro E do intervalo de confiança de 99% para μ₁ − μ₂.

n₁ = 14x̄₁ = 12,5s₁ = 3n₂ = 7x̄₂ = 20s₂ = 2,599%t(19) = 2,861
E = kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−1,961,96z = ?

Duas linhas de produção fabricam a mesma peça. Linha 1: uma amostra de 30 peças tem comprimento médio de 76,5 mm, e o desvio-padrão conhecido da linha é 13 mm. Linha 2: uma amostra de 80 peças tem média de 85,2 mm, desvio-padrão conhecido de 18 mm. Encontre a estatística de teste z para H₀: μ₁ = μ₂, tomando a diferença como x̄₁ − x̄₂ (linha 1 menos linha 2).

n₁ = 30x̄₁ = 76,5 mmσ₁ = 13 mmn₂ = 80x̄₂ = 85,2 mmσ₂ = 18 mm
z =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 3α = 0,01βσ = 17, poder 80%, n = ?

Um teste z unilateral com α = 0,01 deve detectar um deslocamento da média de 3 unidades com poder de 80%. O desvio-padrão é 17. Encontre o tamanho mínimo da amostra n.

α = 0,01poder = 80%δ = 3σ = 17zα = 2,326zβ = 0,842
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy357466562666767872xy468606570

A tabela dá 6 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 6
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy145243349446551649xy2464550x = 1,5

A tabela dá 6 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 (1,5, 47). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(1,5, 47)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
simnãoTotalhomens132740mulheres271340Total404080

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 = 802 × 2
χ² =
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 verifica se as frequências em 4 categorias seguem uma distribuição de Poisson cuja média é estimada a partir dos mesmos 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: C · 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

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

Resposta: C · Um valor p não mostra quão grande ou preciso é o efeito

Porque é esta a resposta

Um valor p depende muito do tamanho da amostra e só indica quão surpreendentes os dados são sob a hipótese nula. Os tamanhos de efeito mostram a magnitude e os intervalos mostram a precisão.

Resposta

C · Um valor p não mostra quão grande ou preciso é o efeito
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 12,6

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 = 168/5 = 33,6

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 3,4² + (−18,6)² + 16,4² + 1,4² + (−2,6)² = 635,2

Desvio-padrão

s = √(635,2/4) = 12,6

Resposta

s = 12,6
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,1056

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 = 1,25

Tabela da normal padrão

Φ(1,25) = 0,8944
P = 1 − 0,8944 = 0,1056

Resposta

P = 0,1056
5.Probabilidades

Resposta: P = 0,7209

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.

Complementar

P(nenhum seis) = (5/6)7 = 0,2791
P = 1 − 0,2791 = 0,7209

Resposta

P = 0,7209
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,1209

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) = 45·0,42·0,68 = 45·0,16·0,0168 = 0,1209

Resposta

P = 0,1209
7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,02275

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 do total

μT = 400 g, σT = 1,2·√10 = 3,795 g

Padronizar

z = (407,6 − 400)/3,795 = 2

Probabilidades

P = 1 − Φ(2) = 0,02275

Resposta

P = 0,02275
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 superior = 9 mmHg

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.

Valor crítico

df = 11, t = 3,106

Margem de erro

E = 3,106·2,9/√12 = 2,6

Intervalo

6,4 ± 2,6 → [3,8, 9]

Resposta

limite superior = 9 mmHg
10.Intervalos de confiança

Resposta: E = 3,777 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 = (13·3² + 6·2,5²)/19 = 8,132
sp = 2,852

Margem de erro

E = 2,861·2,852·√(1/14 + 1/7) = 3,777

Resposta

E = 3,777 kg
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = −2,796

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.

Erro-padrão da diferença

SE = √(13²/30 + 18²/80) = √9,683 = 3,112

Estatística de teste

z = (76,5 − 85,2)/3,112 = −2,796

Resposta

z = −2,796

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

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 323

Tamanho de amostra para um teste: para detectar um deslocamento real δ com poder 1 − β em um teste z unilateral ao nível α, o erro-padrão deve satisfazer δ = (z_α + z_β)·σ/√n, então n = ((z_α + z_β)·σ/δ)², arredondado para cima.

Resolver em ordem a n

n = ((2,326 + 0,842)·17/3)² = 322,3

Arredondar para cima

n = 323

Resposta

n = 323
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,7504

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 = 33/6 = 5,5
ȳ = 390/6 = 65

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 = 128

Coeficiente de determinação

r² = 41²/(17,5·128) = 0,7504

Resposta

r² = 0,7504

Cerca de 75,04% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = 2,176

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 = 283/6 = 47,17

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 20,5

Reta de regressão

b = 20,5/17,5 = 1,171
a = 47,17 − 1,171·3,5 = 43,07
ŷ = 43,07 + 1,171·x

Valor previsto

ŷ = 43,07 + 1,171·1,5 = 44,82

Resíduo

e = 47 − 44,82 = 2,176

Resposta

e = 2,176

O ponto está acima da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 9,8

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

homens: 40·40/80 = 20, 40·40/80 = 20
mulheres: 40·40/80 = 20, 40·40/80 = 20

Estatística qui-quadrado

χ² = (13 − 20)²/20 + (27 − 20)²/20 + (27 − 20)²/20 + (13 − 20)²/20
χ² = 9,8

Resposta

χ² = 9,8

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

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 = 4 − 1 − 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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