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

Numa análise de conteúdo, a confiabilidade entre avaliadores é verificada:

  1. APerguntando depois aos participantes se a codificação do pesquisador sobre seu material está correta
  2. BCodificando o material duas vezes no mesmo dia
  3. CUsando uma amostra maior de materiais
  4. DFazendo dois pesquisadores codificarem o mesmo material e comparando os resultados
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Qual teste não paramétrico compara duas amostras relacionadas, como escores antes e depois numa escala ordinal?

  1. ATeste U de Mann-Whitney
  2. BTeste t para amostras independentes
  3. CTeste de postos sinalizados de Wilcoxon
  4. DTeste qui-quadrado de independência
3.Estatística descritivaMédia
15202530354045

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 14, 28, 32, 39, 47, 31, 35.

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

Uma grandeza segue uma distribuição normal com média 100 e desvio-padrão 20. Que proporção P dos valores está acima de 90?

μ = 100σ = 20x = 90
P =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)10,220,330,3540,15μ = 2,45

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

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0,2, 0,3, 0,35, 0,15
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
xp(x)00,2510,0520,330,2540,15μ

X tem a distribuição mostrada e Y = 2X + 10. Encontre o desvio padrão σY de Y.

x: 0, 1, 2, 3, 4p(x): 0,25, 0,05, 0,3, 0,25, 0,15Y = 2X + 10
σY =
7.Distribuição normalMédia
108 kg105,6 kgT = X₁ + … + X₉?

As massas de caixas são independentes e normais com média 12 kg e desvio padrão 0,8 kg. Encontre a probabilidade P de a massa total de 9 deles exceder 105,6 kg. Arredonde z para duas casas decimais.

μ = 12 kgσ = 0,8 kgn = 9> 105,6 kg
P =
8.Distribuição normalDifícil
235240245250255260265gtopo 80%

Os massas de sacos têm distribuição normal com média 250 g e desvio padrão 5 g. Arraste o ponto de corte para que os 80% superiores sombreados fiquem à direita dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 250 gσ = 5 g80%
x = g
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 11, s = 14,5L = ?Ux̄ = 63E99%

Uma amostra de 11 itens tem média 63 e desvio-padrão s = 14,5. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite inferior do intervalo de confiança de 99% para a média.

n = 11x̄ = 63s = 14,599%t(10) = 3,169
limite inferior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
σ = 28, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 599%

O desvio-padrão da população é 28. Qual o tamanho de amostra n necessário para que um intervalo de confiança de 99% para a média tenha margem de erro de no máximo 5?

σ = 28E = 599%
n =
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
t −2,06402,064

Uma amostra de 25 estudantes tem nota média 54,8 e desvio-padrão amostral 10. Calcule a estatística de teste t para H₀: μ = 50.

μ₀ = 50x̄ = 54,8s = 10n = 25
t =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
μ₀x̄c

Um teste z unilateral de H₀: μ = 100 contra H₁: μ < 100 é feito com α = 0.01 e uma amostra de 36; o desvio-padrão é conhecido e vale 18. Na realidade a média é 94.3. Encontre o poder 1 − β do teste em porcentagem.

μ₀ = 100μ = 94,3σ = 18n = 36α = 0,01
1 − β = %
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy2641061581910271231xy510102030

A tabela dá 6 observações pareadas de x = carga em kN e y = alongamento em mm. Encontre o coeficiente de determinação r² da reta de mínimos quadrados.

n = 6
r² =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy2941561982710371241xy51010203040x = 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, 7). Encontre o seu resíduo e = y − ŷ.

n = 6(3, 7)
e =
15.Testes qui-quadradoMédia
ônibusbicicletacarroTotalestudantes18402280funcionários14323480Total327256160

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 = 1602 × 3
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 7 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: D · Fazendo dois pesquisadores codificarem o mesmo material e comparando os resultados

Porque é esta a resposta

Se codificadores independentes produzem códigos semelhantes para os mesmos dados (alta concordância ou correlação), o esquema de codificação é confiável.

Resposta

D · Fazendo dois pesquisadores codificarem o mesmo material e comparando os resultados
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Teste de postos sinalizados de Wilcoxon

Porque é esta a resposta

O teste de Wilcoxon é para dados ordinais pareados; o U de Mann-Whitney é o equivalente para grupos independentes.

Resposta

C · Teste de postos sinalizados de Wilcoxon
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 10,19

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 = 226/7 = 32,29

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = (−18,29)² + (−4,286)² + (−0,2857)² + 6,714² + 14,71² + (−1,286)² + 2,714² = 623,4

Desvio-padrão

s = √(623,4/6) = 10,19

Resposta

s = 10,19
4.Estatística descritiva

Resposta: P = 0,6915

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 = −0,5

Tabela da normal padrão

Φ(−0,5) = 0,3085
P = 1 − 0,3085 = 0,6915

Resposta

P = 0,6915
5.Probabilidades

Resposta: σ = 0,9734

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 = 1·0,2 + 2·0,3 + 3·0,35 + 4·0,15 = 2,45

Média dos quadrados

E(X²) = 1·0,2 + 4·0,3 + 9·0,35 + 16·0,15 = 6,95

Variância

Var(X) = 6,95 − 2,45² = 0,9475
σ = √0,9475 = 0,9734

Resposta

σ = 0,9734
6.Probabilidades

Resposta: σY = 2,757

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.

Dispersão de X

μ = 2, Var(X) = 1,9, σX = 1,378

Mudança linear

σY = |2|·1,378 = 2,757

Resposta

σY = 2,757

A média de fato se desloca: E(Y) = 2·2 + 10 = 14.

7.Distribuição normal

Resposta: P = 0,8413

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 = 108 kg, σT = 0,8·√9 = 2,4 kg

Padronizar

z = (105,6 − 108)/2,4 = −1

Probabilidades

P = 1 − Φ(−1) = 0,8413

Resposta

P = 0,8413
8.Distribuição normal

Resposta: x = 245,8 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) = 0,2

z da tabela

z ≈ −0,84

De volta às unidades originais

x = 250 − 0,84·5 = 245,8 g

Resposta

x = 245,8 g
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 49,15

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 = 3,169

Margem de erro

E = 3,169·14,5/√11 = 13,85

Intervalo

63 ± 13,85 → [49,15, 76,85]

Resposta

limite inferior = 49,15
10.Intervalos de confiança

Resposta: n = 209

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 = (2,576·28/5)² = 208,1

Arredondar para cima

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

n = 209

Resposta

n = 209
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: t = 2,4

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 = (54,8 − 50)/2 = 2,4

Resposta

t = 2,4
t0,025; df = 24 = 2,064

|t| > 2,064, então H₀ é rejeitada ao nível de 5% (bilateral).

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: 1 − β = 33,51 %

Poder de um teste: poder = 1 − β é a probabilidade de rejeitar H₀ quando ela é falsa. Encontre o limite x̄c a partir de μ₀ e z_α, depois calcule a probabilidade de cair além de x̄c usando a média verdadeira: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).

Média amostral crítica

SE = 18/√36 = 3
x̄c = 100 − 2,326·3 = 93,02

z sob a média verdadeira

z = (93,02 − 94,3)/3 = −0,426

Potência

poder = P(Z < −0.426) = 33.51%
1 − β = 33,51%

Resposta

1 − β = 33,51%
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r² = 0,989

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 = 108/6 = 18

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 180
Syy = Σ(y − ȳ)² = 468

Coeficiente de determinação

r² = 180²/(70·468) = 0,989

Resposta

r² = 0,989

Cerca de 98,9% da variação de y é explicada pela reta.

14.Regressão linear e correlação

Resposta: e = −4,295

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 = 148/6 = 24,67

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 234

Reta de regressão

b = 234/70 = 3,343
a = 24,67 − 3,343·7 = 1,267
ŷ = 1,267 + 3,343·x

Valor previsto

ŷ = 1,267 + 3,343·3 = 11,3

Resíduo

e = 7 − 11,3 = −4,295

Resposta

e = −4,295

O ponto está abaixo da reta.

15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 3,96

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

estudantes: 80·32/160 = 16, 80·72/160 = 36, 80·56/160 = 28
funcionários: 80·32/160 = 16, 80·72/160 = 36, 80·56/160 = 28

Estatística qui-quadrado

χ² = (18 − 16)²/16 + (40 − 36)²/36 + (22 − 28)²/28 + (14 − 16)²/16 + (32 − 36)²/36 + (34 − 28)²/28
χ² = 3,96

Resposta

χ² = 3,96

gl = 2. Para α = 0,05 o valor crítico é 5,991, então H₀ (independência) é não rejeitada.

16.Testes qui-quadrado

Resposta: χ²crit = 15,09

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 = 7 − 1 − 1 = 5

Tabela

χ²crit(df = 5, α = 0,01) = 15,086

Resposta

χ²crit = 15,086

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

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