Методы исследования и статистика в психологии: шпаргалка-пакет

Листы формул, ключевые шаги методов по каждой теме и тренировочные задачи (16) с полными решениями в конце.

Новые задачиНазад к курсу

В окне печати выберите «Сохранить как PDF», чтобы сохранить копию на своём устройстве.

1Формулы и методы

Описательная статистика

Среднее
x̄ = Σx/n
Выборочное стандартное отклонение
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
Медиана
срединное значение упорядоченных данных
z-оценка
z = (x − μ)/σ
Нормальное распределение
68% в пределах ±1σ, 95% в пределах ±2σ

Вероятность

Противоположное событие
P(not A) = 1 − P(A)
Правило сложения
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
Независимые события
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
Условная вероятность
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
Биномиальное распределение
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

Нормальное распределение

z-оценка
z = (x − μ)/σ
Меньше x
P(X < x) = Φ(z)
Больше x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
Между
Φ(z2) − Φ(z1)
Процентиль
x = μ + z·σ

Метод

  1. Переведите значение в z-оценку: z = (x − μ)/σ.
  2. Найдите по таблице Φ(z) — площадь слева от z.
  3. Для площади справа используйте 1 − Φ(z); для интервала вычтите две площади слева.
  4. Для процентиля действуйте в обратном порядке: найдите z по площади, затем x = μ + z·σ.

Доверительные интервалы

σ известно
x̄ ± z·σ/√n
σ неизвестно
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
Критическое значение z
90%: 1,645, 95%: 1,96, 99%: 2,576
Объём выборки
n = (z·σ/E)², rounded up

Метод

  1. Выберите между z (известна σ генеральной совокупности) и t (известно только выборочное s, n − 1 степеней свободы).
  2. Найдите критическое значение для уровня доверия.
  3. Предельная ошибка: E = критическое значение × стандартное отклонение/√n.
  4. Интервал: x̄ ± E.

Проверка гипотез и доверительные интервалы

z-тест для среднего
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
t-тест для среднего
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
Двусторонний на уровне 5%
отвергните H0, если |z| > 1,96
Доверительный интервал
x̄ ± z·σ/√n

Метод

  1. Сформулируйте H₀ и H₁ и решите, односторонний критерий или двусторонний.
  2. Вычислите статистику критерия: (x̄ − μ₀)/(σ/√n) или с s и t.
  3. Сравните с критическим значением или найдите p-значение.
  4. Отвергните H₀, если статистика выходит за критическое значение (p меньше α), и сформулируйте вывод словами.

Линейная регрессия и корреляция

Суммы квадратов
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
Угловой коэффициент
b = Sxy/Sxx
Свободный член
a = ȳ − b·x̄
Корреляция
r = Sxy/√(SxxSyy)
Остаток
e = y − ŷ

Критерии хи-квадрат

Статистика критерия
χ² = Σ(O − E)²/E
Согласие с распределением
E = n·p, df = k − 1 − (estimated parameters)
Независимость
E = row total × column total / grand total, df = (r − 1)(c − 1)
Критические значения (α = 0,05)
df 1: 3,841, 2: 5,991, 3: 7,815, 4: 9,488
Решение
отвергнуть H0, если χ² > χ²crit

2Тренировочные задачи

1.Методы исследования в психологииСредняя

Новый опросник депрессии предсказывает, кто из студентов обратится за лечением в течение следующего года. Это подтверждает какой вид валидности?

  1. AПрогностическую валидность
  2. BСодержательную валидность
  3. CОчевидную (внешнюю) валидность
  4. DТекущую (конкурентную) валидность
2.Методы исследования в психологииСложная

В тематическом анализе аналитик в основном:

  1. AТолько подсчитывает частоту слов
  2. BПроверяет числовую гипотезу
  3. CВычисляет средний балл каждой темы, чтобы статистически сравнить их
  4. DВыявляет повторяющиеся смысловые паттерны в качественных данных
3.Описательная статистикаСредняя
15202530354045

Найдите выборочное стандартное отклонение s данных: 34, 14, 46, 36, 29, 49, 31.

n = 7
s =
4.Описательная статистикаСложная
z −2−1012

Величина распределена нормально со средним 70 и стандартным отклонением 12. Какая доля P значений больше 77,2?

μ = 70σ = 12x = 77,2
P =
5.ВероятностьСредняя
P(хотя бы одна шестёрка) = ??1?2P(шестёрка) = 1/6 при каждом броске

Правильный кубик бросают 2 раз. Какова вероятность P выбросить хотя бы одну шестёрку?

n = 2
P =
6.ВероятностьСложная
€p(x)−50,65150,32450,05

Игра стоит €5. Вы выигрываете €20 с вероятностью 0,3 и €250 с вероятностью 0,05; в остальных случаях вы ничего не выигрываете. Ставка не возвращается. Найдите ожидаемый чистый выигрыш E(G) за одну игру.

ставка = €5€20: p = 0,3€250: p = 0,05
E(G) = €
7.Нормальное распределениеСредняя
−3−2−10123zзакрашенная площадь между −z и z = 0,2510

Перетащите z так, чтобы закрашенная площадь между −z и z под стандартной нормальной кривой была равна 0,2510. Найдите z с точностью до двух знаков.

A = 0,2510
z =
8.Нормальное распределениеСложная
380420460500540580620hверх 20%

Распределение «сроки службы батареек» нормальное: среднее 500 h, стандартное отклонение 40 h. Перетащите границу так, чтобы закрашенные верхние 20% были справа от неё. Найдите границу x.

μ = 500 hσ = 40 h20%
x = h
9.Доверительные интервалыСредняя
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E90%

Сравнивается время работы аккумулятора двух моделей телефонов. Модель 1: 30 телефонов, среднее 64,5 h, известное стандартное отклонение 14 h. Модель 2: 100 телефонов, среднее 59,5 h, известное стандартное отклонение 3 h. Найдите нижнюю границу 90 % доверительного интервала для μ₁ − μ₂.

n₁ = 30x̄₁ = 64,5 hσ₁ = 14 hn₂ = 100x̄₂ = 59,5 hσ₂ = 3 h90%
нижняя граница = h
10.Доверительные интервалыСложная
σ = 10, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0,599%

Стандартное отклонение генеральной совокупности равно 10. Какой объём выборки n нужен, чтобы предельная ошибка 99 % доверительного интервала для среднего не превышала 0,5?

σ = 10E = 0,599%
n =
11.Проверка гипотез и доверительные интервалыСредняя
t −2,0302,03

Выборка из 36 студентов имеет средний балл 99,07 и выборочное стандартное отклонение 4. Найдите статистику критерия t для H₀: μ = 100.

μ₀ = 100x̄ = 99,07s = 4n = 36
t =
12.Проверка гипотез и доверительные интервалыСложная
−1,961,96z = ?

В исследовании выздоравливают 36 из 120 пациентов, получавших лечение A, и 20 из 80 пациентов, получавших лечение B. Используя объединённую долю, найдите статистику критерия z для H₀: p₁ = p₂.

x₁ = 36n₁ = 120x₂ = 20n₂ = 80
z =
13.Линейная регрессия и корреляцияСредняя
xy264116198261030xy510102030

В таблице даны 5 пар наблюдений x = нагрузка в kN и y = удлинение в mm. Найдите коэффициент детерминации r² прямой наименьших квадратов.

n = 5
r² =
14.Линейная регрессия и корреляцияСложная
xy159260369479576681xy246607080x = 3,5

В таблице даны 6 пар наблюдений x = часов подготовки и y = балл за экзамен. Используйте прямую наименьших квадратов ŷ = a + b·x. Получено новое наблюдение (3,5, 69). Найдите его остаток e = y − ŷ.

n = 6(3,5, 69)
e =
15.Критерии хи-квадратСредняя
автобусвелосипедавтомобильИтогостуденты6243060сотрудники214851120Итого277281180

Таблица сопряжённости содержит наблюдаемые частоты. Вычислите статистику хи-квадрат χ² для проверки независимости переменных строк и столбцов. Поправку на непрерывность не применяйте.

N = 1802 × 3
χ² =
16.Критерии хи-квадратСложная
годнобракИтогозавод A2674100завод B344680завод C5248100Итого112168280dfα = 0,05α = 0,0113,8416,63525,9919,21037,81511,34549,48813,277511,07015,086612,59216,812714,06718,475815,50720,090916,91921,6661018,30723,209

В таблице даны наблюдаемые частоты. Проверьте при α = 0,01, независимы ли две переменные (без поправки на непрерывность). Вычислите статистику критерия χ², затем сравните её с критическим значением из таблицы.

N = 2803 × 2α = 0,01
χ² =

3Растворы

1.Методы исследования в психологии

Ответ: A · Прогностическую валидность

Почему это ответ

Прогностическая валидность подтверждается, когда результаты предсказывают более поздний критерий. Текущая валидность использует критерий, измеренный одновременно.

Ответ

A · Прогностическую валидность
2.Методы исследования в психологии

Ответ: D · Выявляет повторяющиеся смысловые паттерны в качественных данных

Почему это ответ

Тематический анализ включает знакомство с данными, кодирование, формирование, пересмотр и наименование тем и написание отчёта; в центре — смысл, а не статистика.

Ответ

D · Выявляет повторяющиеся смысловые паттерны в качественных данных
3.Описательная статистика

Ответ: s = 11,6

Описательная статистика: среднее — сумма, делённая на n; медиана — середина упорядоченных данных (среднее двух средних значений при чётном n). Выборочное стандартное отклонение s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z-оценка z = (x − μ)/σ показывает, на сколько стандартных отклонений значение отстоит от среднего.

Среднее

x̄ = 239/7 = 34,14

Квадраты отклонений

Σ(x − x̄)² = (−0,1429)² + (−20,14)² + 11,86² + 1,857² + (−5,143)² + 14,86² + (−3,143)² = 806,9

Стандартное отклонение

s = √(806,9/6) = 11,6

Ответ

s = 11,6
4.Описательная статистика

Ответ: P = 0,2743

Описательная статистика: среднее — сумма, делённая на n; медиана — середина упорядоченных данных (среднее двух средних значений при чётном n). Выборочное стандартное отклонение s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z-оценка z = (x − μ)/σ показывает, на сколько стандартных отклонений значение отстоит от среднего.

Стандартизуйте

z = 0,6

Таблица нормального распределения

Φ(0,6) = 0,7257
P = 1 − 0,7257 = 0,2743

Ответ

P = 0,2743
5.Вероятность

Ответ: P = 0,3056

Вероятность: при равновозможных исходах P(A) = благоприятные/все. Для независимых событий вероятности перемножают: P(A и B) = P(A)·P(B). Часто помогает противоположное событие: P(хотя бы одно) = 1 − P(ни одного). Биномиальное распределение: в n независимых испытаниях с вероятностью успеха p, P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.

Противоположное событие

P(нет шестёрки) = (5/6)2 = 0,6944
P = 1 − 0,6944 = 0,3056

Ответ

P = 0,3056
6.Вероятность

Ответ: E(G) = 13,5 €

Дискретные случайные величины: распределение вероятностей перечисляет все значения x, которые может принять величина, с их вероятностями p(x); вероятности лежат между 0 и 1, а их сумма равна 1. Математическое ожидание (среднее) равно E(X) = Σx·p(x), это долгосрочное среднее значение. Дисперсия равна Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², а стандартное отклонение σ = √Var(X). При линейном преобразовании Y = aX + b: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) и σY = |a|·σX; прибавление константы не меняет разброс.

Чистые исходы

G: 15 (p = 0,3), 245 (p = 0,05), −5 (p = 0,65)

Математическое ожидание

E(G) = 15·0,3 + 245·0,05 − 5·0,65 = 13,5 €

Ответ

E(G) = 13,5 €

Положительное значение означает, что в среднем вы выигрываете деньги.

7.Нормальное распределение

Ответ: z = 0,32

От площади обратно к z: Φ(z) — это площадь слева от z. Для площади левого хвоста A найдите в таблице z с Φ(z) = A. Площадь правого хвоста A означает Φ(z) = 1 − A. Центральная площадь A между −z и z оставляет (1 − A)/2 в каждом хвосте, поэтому Φ(z) = (1 + A)/2. Для значения x используйте x = μ + zσ.

Площадь слева от z

Φ(z) = (1 + 0,2510)/2 = 0,6255

Читайте таблицу z в обратную сторону

Найдите 0,6255 внутри таблицы и считайте z.

z = 0,32

Ответ

z = 0,32
8.Нормальное распределение

Ответ: x = 534 h

От площади обратно к z: Φ(z) — это площадь слева от z. Для площади левого хвоста A найдите в таблице z с Φ(z) = A. Площадь правого хвоста A означает Φ(z) = 1 − A. Центральная площадь A между −z и z оставляет (1 − A)/2 в каждом хвосте, поэтому Φ(z) = (1 + A)/2. Для значения x используйте x = μ + zσ.

Площадь слева

Φ(z) = 0,8

z из таблицы

z ≈ 0,84

Возврат к исходным единицам

x = 500 + 0,84·40 = 534 h

Ответ

x = 534 h
9.Доверительные интервалы

Ответ: нижняя граница = 0,7665 h

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.

Точечная оценка

x̄₁ − x̄₂ = 64,5 − 59,5 = 5

Стандартная ошибка

SE = √(14²/30 + 3²/100) = 2,574

Предельная ошибка

E = 1,645·2,574 = 4,234

Интервал

5 ± 4,234 → [0,7665, 9,234]

Ответ

нижняя граница = 0,7665 h

Интервал не содержит 0, поэтому средние значимо различаются.

10.Доверительные интервалы

Ответ: n = 2655

Доверительный интервал для среднего: x̄ ± предельная ошибка. При известном σ генеральной совокупности предельная ошибка равна z·σ/√n; если известно только выборочное стандартное отклонение s, используйте t с n − 1 степенями свободы: t·s/√n. Критические значения: z = 1,645 (90 %), 1,96 (95 %), 2,576 (99 %). Чтобы предельная ошибка не превышала E, нужен объём выборки n ≥ (z·σ/E)², округлённый вверх.

Выразите n

n = (2,576·10/0,5)² = 2654

Округлите вверх

Объём выборки — целое число, а округление вниз сделало бы предельную ошибку слишком большой.

n = 2655

Ответ

n = 2655
11.Проверка гипотез и доверительные интервалы

Ответ: t = −1,395

Проверка среднего: статистика критерия показывает, на сколько стандартных ошибок выборочное среднее отстоит от значения из H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n), если σ известно, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n), если его оценивают по выборке. Доверительный интервал — x̄ ± (критическое значение)·(стандартная ошибка).

Стандартная ошибка

SE = 4/√36 = 4/6 = 0,6667

Статистика критерия

t = (99,07 − 100)/0,6667 = −1,395

Ответ

t = −1,395
t0,025; df = 35 = 2,03

|t| < 2.03, поэтому H₀ не отвергается на уровне 5 % (двусторонний критерий).

12.Проверка гипотез и доверительные интервалы

Ответ: z = 0,7715

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.

Выборочные доли

p̂₁ = 36/120 = 0,3
p̂₂ = 20/80 = 0,25
p̂ = 56/200 = 0,28

Стандартная ошибка при H₀

SE = √(0,28·0,72·(1/120 + 1/80)) = 0,06481

Статистика критерия

z = (0,3 − 0,25)/0,06481 = 0,7715

Ответ

z = 0,7715

|z| < 1.96, поэтому H₀ не отвергается на уровне 5 % (двусторонний критерий).

13.Линейная регрессия и корреляция

Ответ: r² = 0,9893

Метод наименьших квадратов: при средних x̄ и ȳ, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² и Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) прямая ŷ = a + b·x имеет угловой коэффициент b = Sxy/Sxx и свободный член a = ȳ − b·x̄, поэтому она всегда проходит через (x̄, ȳ). Коэффициент корреляции Пирсона r = Sxy/√(Sxx·Syy) лежит между −1 и 1; r² — доля вариации y, объяснённая прямой.

Средние

x̄ = 30/5 = 6
ȳ = 92/5 = 18,4

Суммы квадратов и произведений

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 126
Syy = Σ(y − ȳ)² = 401,2

Коэффициент детерминации

r² = 126²/(40·401,2) = 0,9893

Ответ

r² = 0,9893

Прямая объясняет около 98,93% вариации y.

14.Линейная регрессия и корреляция

Ответ: e = −1,667

Метод наименьших квадратов: при средних x̄ и ȳ, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² и Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) прямая ŷ = a + b·x имеет угловой коэффициент b = Sxy/Sxx и свободный член a = ȳ − b·x̄, поэтому она всегда проходит через (x̄, ȳ). Коэффициент корреляции Пирсона r = Sxy/√(Sxx·Syy) лежит между −1 и 1; r² — доля вариации y, объяснённая прямой.

Средние

x̄ = 21/6 = 3,5
ȳ = 424/6 = 70,67

Суммы квадратов и произведений

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 84

Линия регрессии

b = 84/17,5 = 4,8
a = 70,67 − 4,8·3,5 = 53,87
ŷ = 53,87 + 4,8·x

Прогнозируемое значение

ŷ = 53,87 + 4,8·3,5 = 70,67

Остаток

e = 69 − 70,67 = −1,667

Ответ

e = −1,667

Точка лежит ниже прямой.

15.Критерии хи-квадрат

Ответ: χ² = 2

Критерии хи-квадрат: сравнивают наблюдаемые частоты O с частотами E, ожидаемыми при H₀, по формуле χ² = Σ(O − E)²/E. Согласие с распределением: E = n·p для каждой категории, df = k − 1 (и ещё минус один за каждый параметр, оцениваемый по данным). Независимость в таблице r × c: E = итог по строке × итог по столбцу / общий итог, df = (r − 1)(c − 1). Отвергайте H₀, когда χ² превышает критическое значение для выбранного α.

Ожидаемые частоты

студенты: 60·27/180 = 9, 60·72/180 = 24, 60·81/180 = 27
сотрудники: 120·27/180 = 18, 120·72/180 = 48, 120·81/180 = 54

Статистика хи-квадрат

χ² = (6 − 9)²/9 + (24 − 24)²/24 + (30 − 27)²/27 + (21 − 18)²/18 + (48 − 48)²/48 + (51 − 54)²/54
χ² = 2

Ответ

χ² = 2

df = 2. При α = 0,05 критическое значение равно 5,991, поэтому H₀ (независимость) не отвергается.

16.Критерии хи-квадрат

Ответ: χ² = 14,38

Критерии хи-квадрат: сравнивают наблюдаемые частоты O с частотами E, ожидаемыми при H₀, по формуле χ² = Σ(O − E)²/E. Согласие с распределением: E = n·p для каждой категории, df = k − 1 (и ещё минус один за каждый параметр, оцениваемый по данным). Независимость в таблице r × c: E = итог по строке × итог по столбцу / общий итог, df = (r − 1)(c − 1). Отвергайте H₀, когда χ² превышает критическое значение для выбранного α.

Ожидаемые частоты

завод A: 40, 60
завод B: 32, 48
завод C: 40, 60

Статистика хи-квадрат

χ² = (26 − 40)²/40 + (74 − 60)²/60 + (34 − 32)²/32 + (46 − 48)²/48 + (52 − 40)²/40 + (48 − 60)²/60
χ² = 14,38

Решение

df = 2, χ²crit = 9,210
14,38 > 9,210

Ответ

χ² = 14,38

χ² больше критического значения, поэтому H₀ отвергается: переменные, по-видимому, связаны.

ExamProblems · examproblems.com/courses/research-methods-psychology