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

Para obter uma amostra com as mesmas proporções de estudantes do primeiro, segundo e terceiro anos que a população da universidade, um pesquisador deve usar:

  1. AAmostragem bola de neve
  2. BAmostragem de voluntários
  3. CAmostragem estratificada
  4. DAmostragem por conveniência
2.Métodos de investigação em psicologiaDifícil

Um estudo conclui que o efeito do estresse sobre a doença é mais fraco em pessoas com forte apoio social. O apoio social está atuando como:

  1. AModerador
  2. BVariável dependente
  3. CVariável de confusão
  4. DMediador
3.Estatística descritivaMédia
152025303540

Calcule o desvio-padrão amostral s dos dados: 33, 40, 13, 20, 35.

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

As notas de um exame seguem uma distribuição normal com média 500 e desvio-padrão 75. Calcule a pontuação z z de uma nota de 410.

μ = 500σ = 75x = 410
z =
5.ProbabilidadesMédia
xp(x)00,3510,3520,3μ = 0,95

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

x: 0, 1, 2p(x): 0,35, 0,35, 0,3
σ =
6.ProbabilidadesDifícil
n = 11, p = 0,1: P(X = 4) = ?k01234567891011

Um teste tem 11 perguntas de escolha múltipla. Uma estudante que responde ao acaso acerta cada uma com probabilidade 0,1, de forma independente. Qual é a probabilidade P de acertar exatamente 4?

n = 11p = 0,1k = 4
P =
7.Distribuição normalMédia
−3−2−10123zárea sombreada à direita de z = 0,9394

Arraste z para que a área sombreada sob a curva normal padrão, à direita de z, seja 0,9394. Encontre z com duas casas decimais.

A = 0,9394
z =
8.Distribuição normalDifícil
35455565758595pontosbase 70%

Os notas de prova têm distribuição normal com média 65 pontos e desvio padrão 10 pontos. Arraste o ponto de corte para que os 70% inferiores sombreados fiquem à esquerda dele. Encontre o ponto de corte x.

μ = 65 pontosσ = 10 pontos70%
x = pontos
9.Intervalos de confiançaMédia
n = 10, s = 2,5L = ?Ux̄ = 54,5E95%

Uma amostra de 10 itens tem média 54,5 e desvio-padrão s = 2,5. A população é aproximadamente normal. Calcule o limite inferior do intervalo de confiança de 95% para a média.

n = 10x̄ = 54,5s = 2,595%t(9) = 2,262
limite inferior =
10.Intervalos de confiançaDifícil
n = 11σ = ?Us = 11,695%

Os diâmetros de 11 eixos usinados têm desvio-padrão amostral de 11,6 µm. Supondo que os diâmetros tenham distribuição normal, encontre o limite inferior σ do intervalo de confiança de 95% para o desvio-padrão populacional. Com gl = 10, 2,5% da distribuição χ² fica abaixo de 3,247 e 2,5% fica acima de 20,483.

n = 11s = 11,6 µmχ² = 3,247, 20,483
σ = µm
11.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaMédia
−1,961,96z = ?

Duas linhas de produção fabricam a mesma peça. Linha 1: uma amostra de 50 peças tem comprimento médio de 103 mm, e o desvio-padrão conhecido da linha é 18 mm. Linha 2: uma amostra de 30 peças tem média de 92,5 mm, desvio-padrão conhecido de 14 mm. Encontre a estatística de teste z para H₀: μ₁ = μ₂, tomando a diferença como x̄₁ − x̄₂ (linha 1 menos linha 2).

n₁ = 50x̄₁ = 103 mmσ₁ = 18 mmn₂ = 30x̄₂ = 92,5 mmσ₂ = 14 mm
z =
12.Testes de hipóteses e intervalos de confiançaDifícil
σ = 4, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1,599%

Que tamanho deve ter uma amostra para que o intervalo de confiança a 99 % para uma média tenha uma margem de erro de no máximo 1,5? O desvio-padrão é 4. Calcule o menor tamanho de amostra n.

σ = 4E = 1,599%
n =
13.Regressão linear e correlaçãoMédia
xy121221318415513610xy246101520

A tabela dá 6 observações pareadas de x = idade do carro em anos e y = preço em k€. As suas somas são dadas. Encontre o coeficiente de correlação de Pearson r a partir dessas somas.

n = 6Σx = 21Σy = 98Σx² = 91Σy² = 1700Σxy = 302
r =
14.Regressão linear e correlaçãoDifícil
xy35756776798111951399xy5106080100ŷ = 79

A tabela dá 6 observações pareadas de x = horas de estudo e y = nota na prova. Use a reta de mínimos quadrados ŷ = a + b·x. Para que valor x a reta prevê ŷ = 79?

n = 6ŷ = 79
x =
15.Testes qui-quadradoMédia
sem defeitolevegraveTotalturno diurno115237100turno noturno223662120Total338899220

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 × 3
χ² =
16.Testes qui-quadradoDifícil

É feito um teste qui-quadrado de independência em uma tabela de contingência com 2 linhas e 3 colunas (sem contar os totais). Quantos graus de liberdade df o teste tem?

2 × 3
df =

3Soluções

1.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: C · Amostragem estratificada

Porque é esta a resposta

A amostragem estratificada identifica subgrupos (estratos) e sorteia aleatoriamente participantes de cada um na proporção de seu tamanho na população, tornando a amostra mais representativa.

Resposta

C · Amostragem estratificada
2.Métodos de investigação em psicologia

Resposta: A · Moderador

Porque é esta a resposta

Um moderador altera a força ou a direção da relação entre duas variáveis. Um mediador explica o mecanismo pelo qual uma variável afeta outra.

Resposta

A · Moderador
3.Estatística descritiva

Resposta: s = 11,26

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 = 141/5 = 28,2

Desvios ao quadrado

Σ(x − x̄)² = 4,8² + 11,8² + (−15,2)² + (−8,2)² + 6,8² = 506,8

Desvio-padrão

s = √(506,8/4) = 11,26

Resposta

s = 11,26
4.Estatística descritiva

Resposta: z = −1,2

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 = (410 − 500)/75 = −1,2

Resposta

z = −1,2
5.Probabilidades

Resposta: σ = 0,8047

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 = 0·0,35 + 1·0,35 + 2·0,3 = 0,95

Média dos quadrados

E(X²) = 0·0,35 + 1·0,35 + 4·0,3 = 1,55

Variância

Var(X) = 1,55 − 0,95² = 0,6475
σ = √0,6475 = 0,8047

Resposta

σ = 0,8047
6.Probabilidades

Resposta: P = 0,01578

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) = 330·0,14·0,97 = 330·0,0001·0,4783 = 0,01578

Resposta

P = 0,01578
7.Distribuição normal

Resposta: z = −1,55

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 − 0,9394 = 0,0606

Leia a tabela de z ao contrário

Encontre 0,0606 dentro da tabela e leia z.

z = −1,55

Resposta

z = −1,55
8.Distribuição normal

Resposta: x = 70,2 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) = 0,7

z da tabela

z ≈ 0,52

De volta às unidades originais

x = 65 + 0,52·10 = 70,2 pontos

Resposta

x = 70,2 pontos
9.Intervalos de confiança

Resposta: limite inferior = 52,71

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 = 9, t = 2,262

Margem de erro

E = 2,262·2,5/√10 = 1,788

Intervalo

54,5 ± 1,788 → [52,71, 56,29]

Resposta

limite inferior = 52,71
10.Intervalos de confiança

Resposta: σ = 8,105 µm

Intervalo para uma variância: (n − 1)s²/σ² tem distribuição χ² com n − 1 graus de liberdade. O intervalo de 95% para σ² vai de (n − 1)s² dividido pelo valor superior de χ² (2,5% acima dele) até (n − 1)s² dividido pelo valor inferior de χ² (2,5% abaixo dele); o intervalo para σ é a raiz quadrada dos dois limites. Ele não é simétrico em torno de s.

Soma de quadrados

(n − 1)s² = 10·11,6² = 1346

Limites para σ²

1346/20,483 = 65,69
1346/3,247 = 414,4

Limite para σ

σ = √65,69 = 8,105 µm

Resposta

σ = 8,105 µm

Intervalo de 95% para σ: [8,105, 20,36] µm.

11.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: z = 2,911

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 = √(18²/50 + 14²/30) = √13,01 = 3,607

Estatística de teste

z = (103 − 92,5)/3,607 = 2,911

Resposta

z = 2,911

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

12.Testes de hipóteses e intervalos de confiança

Resposta: n = 48

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 = (2,576·4/1,5)² = 47,19

Arredondar para cima

n = 48

Resposta

n = 48
13.Regressão linear e correlação

Resposta: r = −0,9834

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 = 302 − 21·98/6 = −41
Sxx = 91 − 21²/6 = 17,5
Syy = 1700 − 98²/6 = 99,33

Coeficiente de correlação

r = −41/√(17,5·99,33) = −0,9834

Resposta

r = −0,9834
14.Regressão linear e correlação

Resposta: x = 8,303

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 = 48/6 = 8
ȳ = 466/6 = 77,67

Somas de quadrados e de produtos

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 308

Reta de regressão

b = 308/70 = 4,4
a = 77,67 − 4,4·8 = 42,47
ŷ = 42,47 + 4,4·x

Resolver para x

x = (79 − 42,47)/4,4 = 8,303

Resposta

x = 8,303
15.Testes qui-quadrado

Resposta: χ² = 11,16

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

turno diurno: 100·33/220 = 15, 100·88/220 = 40, 100·99/220 = 45
turno noturno: 120·33/220 = 18, 120·88/220 = 48, 120·99/220 = 54

Estatística qui-quadrado

χ² = (11 − 15)²/15 + (52 − 40)²/40 + (37 − 45)²/45 + (22 − 18)²/18 + (36 − 48)²/48 + (62 − 54)²/54
χ² = 11,16

Resposta

χ² = 11,16

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

16.Testes qui-quadrado

Resposta: df = 2

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 = (2 − 1)·(3 − 1) = 2

Resposta

df = 2

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