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Livro estatística com SPSS
Tipologia: Notas de estudo
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Não perca as partes importantes!
Catalogação na publicação: Renata de Souza Borges – CRB-10/
F453d Field, Andy. Descobrindo a estatística usando o SPSS [recurso eletrônico] / Andy Field ; tradução Lorí Viali. – 2. ed. – Dados eletrônicos. – Porto Alegre : Artmed, 2009.
Editado também como livro impresso em 2009. ISBN 978-85-363-2018-
CDU 311:
Reservados todos os direitos de publicação, em língua portuguesa, à ARTMED ®^ EDITORA S.A. Av. Jerônimo de Ornelas, 670 - Santana 90040-340 Porto Alegre RS Fone (51) 3027-7000 Fax (51) 3027-
É proibida a duplicação ou reprodução deste volume, no todo ou em parte, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (eletrônico, mecânico, gravação, fotocópia, distribuição na Web e outros), sem permissão expressa da Editora.
SÃO PAULO Av. Angélica, 1091 - Higienópolis 01227-100 São Paulo SP Fone (11) 3665-1100 Fax (11) 3667-
SAC 0800 703-
IMPRESSO NO BRASIL PRINTED IN BRAZIL
Obra originalmente publicada sob o título Discovering Statistics with SPSS 2nd^ Edition ISBN 0-71619-4452-
© English language edition published by Sage Publications of London, Thousand Oaks and New Delhi, © Andy Field, 2005. © Portuguese language translation by Artmed Editora 2009.
Capa: Paola Manica
Preparação de original: Maria Francisca de Oliveira Vargas
Leitura final: Lara Frichenbruder Kengeriski e Amanda Munari
Supervisão editorial: Mônica Ballejo Canto
Editoração eletrônica: Techbooks
Como a primeira edição, este livro é dedicado ao meu irmão Paul e ao meu gato Fuzzy (que é o mesmo gato da última edição, cujo apelido é “Beana”, mas que agora é novamente chamado do nome que eu originalmente dei a ele!), porque um deles é uma fonte constante de inspiração intelectual e o outro me acorda de
manhã sentando em mim e me lambendo o rosto até que eu lhe dê
comida de gato – as manhãs serão muito melhores quando meu irmão superar seu amor por comida de gato no café da manhã.
viii AGRADECIMENTOS
que eu antes desconhecia. Não sei o que isso sugere sobre seus estados mentais, mas sou eternamente agradecido por seu bom coração: que eles vivam muito e que seus conjuntos de dados sejam normais. Com o risco de me prolongar tanto como a cerimônia do Oscar, também estou muito agradecido às seguintes pessoas por escreve- rem boas críticas à primeira edição, tanto na Amazon.com ou na Amazon.co.uk: George H. Marshall (Escócia), Andrew (Itália), Dr. Simon Marshall (University of Loughbo- rough, Grã Bretanha), um leitor da Royal Holloway University of London, Dr. Keith Tolfrey (Manchester Metropolitan Universi- ty, Grã Bretanha), James MacCabe (Institute of Psichiatry, Londres, Grã Bretanha), Geoff Bird (University College, Londres, Grã Bre- tanha), abare@telcel (Grã Bretanha), Jeremy Miles (embora levemente parcial, porque me conhece), Ken Kolosh (IL, EUA), Mehmet Yusuf Yahyagil (Turquia), Sandra Casillas (CA, EUA), um leitor de Missoula (MT, EUA), Paulo Ferreira Leite (Brasil), um leitor de Fair Lawn (NJ, EUA), lts1102 de Cresco (PA, EUA), Shaun Galloway (Hungria), smcol dos EUA, um leitor de Bowling Green (KY, EUA), Denis E. Hommrich (KY, EUA), Hsi Lung Wu (Taiwan), Iwan Wahyu (Singapura) e Mark Gray. Agradeço por vocês escreverem todas essas críticas. Se vocês algum dia forem a Brighton, lhes pago uma cerveja! O pessoal da Sage é, sem dúvida, o mais beberrão que eu já conheci. Desde a primei- ra edição, tenho tido a felicidade de trabalhar com Michael Carmichael, que, apesar de suas falhas no campo de futebol (!), participou de memoráveis noitadas comigo. Em seu tempo livre, ele é também um ótimo editor e uma
pessoa maravilhosa que merece uma medalha por me aturar. Mas, para ser honesto, eu tam- bém mereço uma medalha por aguentar sua obsessão por glossários. Se você tem um dos meus livros, deve sa- ber que eu sempre escrevo ouvindo música. Devo a minha sanidade, por terem grandes músicas: Fugazi, Beck, Busta Rhymes, Abba, The Cardiacs, Mercury Ver, Ben e Jason, Plug, Roni Size, Supergrass, Massive Attack, Elvis Costello, The Smashing Pumpkins, Radiohead, Placebo, Money Mark, Love, Hefner, Nick Cave, DJ Shadow, Elliott Smith, Muse, Arvo Pärt, AC/DC e Quasi. Para essa segunda edi- ção, a minha lista de músicas é um indicativo da angústia mental na qual afundei. Os tons encantadores das seguintes músicas me envol- veram: Emperor, Cradle of Fifth, Frank Black and the Catholics, Blondie, Fugazi, Radiohead, Peter Gabriel, Genesis (a era de Peter Gabriel
Policial, prenda este homem, ele fala em números Ele zune como uma geladeira, ele é como um rádio fora do ar. (Radiohead, 1997)
Os estudantes de ciências sociais sempre desprezaram a Estatística. Uma das razões é que muitos não entendem matemática, o que torna a compreensão de equações estatísticas complexas muito difícil. A maior vantagem em ter estudado estatística no início dos anos de 1990 (como eu estudei) comparado com os anos de 1960 foi o desenvolvimento de softwares para fazer todo o trabalho. A vanta- gem em aprender estatística hoje, comparado a dez anos atrás, é que esses pacotes agora são mais fáceis de usar graças ao Windows- MR (^) /MacOS MR (^). O SPSS é, em minha opinião,
o melhor dos pacotes comerciais disponíveis, utilizado em muitas universidades. Então, o que me levou a escrever um livro sobre esta- tística e SPSS? Já existem muitos bons livros que descre- vem a teoria estatística. Howell (2002), Ste- vens (1992) e Wright (2002) escreveram livros
maravilhosos e claros, mas utilizam exemplos de computador somente como um adendo à teoria. Da mesma maneira, existem muitos bons livros sobre SPSS (Kinnear e Gray, 2000; Foster, 2001), mas eles se concentram em “fa- zer os testes”. Usar SPSS sem conhecimento algum de estatística pode ser perigoso (é so- mente uma ferramenta, não um recurso divino de sabedoria). Portanto, quero usar o SPSS como uma ferramenta para ensinar conceitos estatísticos. Agindo dessa maneira, espero que o leitor tenha um entendimento melhor, tanto da teoria quanto da prática. Primeiro, quero responder o tipo de per- gunta que eu fazia quando estudava estatística e usava o SPSS na faculdade (por exemplo, “Será que consigo entender como funciona esse teste estatístico sem saber muito de ma- temática?”, “O que este botão faz?”, “Mas que diabos significa esta saída?”). O SPSS tem um complexo conjunto de opções para cada teste, muitos dos quais são ensinados de modo su- perficial por livros e professores. Espero ser capaz de explicar o que essas opções realmente fazem e por que você deve usá-las. Quero ir além de fornecer receitas. Muitos livros dizem ao leitor o que fazer (“aperte esta tecla”, “faça isso”, “faça aquilo”, etc.), e isso cria uma im- pressão de que a estatística e o SPSS são infle-
PREFÁCIO xi
xii PREFÁCIO
condução de análises de efeitos simples na ANOVA de medidas repetidas com dois fatores.
de chances ( odds ratios ) e análise Logli- near. Nenhuma dessas seções estava na antiga edição!
Escrevi no início da primeira edição que “este livro é o resultado de dois anos (com uma ou duas semanas para escrever a minha tese de doutorado) tentando atingir esses ob- jetivos. Ele não é perfeito, e eu gostaria de ter um retorno (bom ou ruim) das pessoas que realmente contam: vocês, os leitores”. Esse sentimento ainda se aplica, exceto que agora é o resultado de dois anos e meio de trabalho. Ao longo desses últimos quatro anos, fiquei muito ligado a este livro: ele começou com um trabalho de amor e ainda é. Com o inesperado sucesso da primeira edição, e, tendo feito mui- tas atualizações para a segunda edição (trezen- tas páginas comparadas com as cinquenta pá- ginas que a editora queria que eu escrevesse!), estou muito preocupado que eu tenha mudado tudo! Portanto, embora eu não saiba se o livro terá uma terceira edição, mesmo assim, gosta- ria de ter o retorno das pessoas que realmente contam: vocês, os leitores.
Andy
E-mail : discoveringstatistics@sussex.ac.uk Web : http/www.sussex.ac.uk./Users/andyf/
xiv COMO U SAR E STE L IVRO
Unido. Todos deveriam ser capazes de enten- der essas seções. ➁ Este é o próximo nível e eu o equiparei ao segundo ano da faculdade no Reino Unido. São tópicos que eu leciono no meu segundo ano e qualquer um com pouco de conheci- mento de estatística deveria ser capaz de en- tender. Entretanto, algumas dessas seções são desafiadoras mesmo para alunos do segundo ano. São seções intermediárias. ➂ Este é o “nível 3” e representa tópicos difíceis. Espero que alunos do último ano do Reino Unido e recém-formados sejam capazes de lidar com essas seções. ➃ Este é o nível mais alto e representa tópicos muito difíceis. Espero que esses tó- picos sejam muito desafiadores para estudan- tes da graduação e recém-formados, mas os recém-formados, com um razoável conheci- mento em métodos de pesquisa, não deverão ter muitas dificuldades.
Alex Esperto: Alex é um personagem muito importante porque ele aparece quando as coisas ficam difíceis. Ele é um pouco malandro, assim, quan- do a sua cara aparecer, você saberá que algo complicado irá ser explicado. Quando o con- teúdo difícil termina, ele reaparece para infor- mar que é seguro continuar. Mas isso não quer dizer que o resto do material do livro é fácil; ele apenas informa as partes do livro que você pode pular se tem coisas melhores a fazer com sua vida do que ler 800 páginas! Então, quan- do o Alex Esperto aparecer, você pode pular a seção inteira e ainda assim entender o que está acontecendo. O Alex também aparece no final de cada capítulo apresentando algumas tarefas para testar se você é tão esperto quanto ele. A propósito, qualquer semelhança entre Alex e o meu editor é pura coincidência!
Samanta Ferrinho: Samanta odeia esta- tística. Na verdade, ela acha que tudo isso é uma perda de tempo. Ela simplesmente quer
passar no exame e esquecer que teve de aprender distri- buição normal. Assim, quando aparece, ela fornece um resu- mo dos pontos-chave que você precisa saber. A Samanta lhe dará a informação essencial para que você não fique procurando em centenas de páginas o que deseja saber. Brian Cansado: Brian aparece fazendo perguntas e completamente confuso. Por- tanto, ele não é muito diferente do autor. À medida que o livro avança, ele se torna cada vez mais desanima- do. Tire suas próprias conclusões! Gato Curioso: Ele também aparece para fazer perguntas (porque ele é curioso). Na verdade, ele só está aqui é porque eu queria um gato no livro… e, de pre- ferência, um que se parecesse com o meu. É claro que os especialistas em educação acham que ele precisa de um papel específico, assim, seu papel é parecer boniti- nho e contar péssimas piadas sobre gatos.
Há quadros ao longo de todo o livro. Os quadros podem ser ignorados, se você quiser, porque são lembretes incluídos no texto. Eles explicam assuntos complicados ou ilustram pontos interessantes sobre estatística, com os quais você pode impressionar seus amigos.
O site contém muitas coisas interessantes:
C OMO U SAR E STE L IVRO xv
do livro (os dados para cada capítulo es- tão contidos numa pasta separada).
caso de alguém querer saber mais, há des- crições no site. Por exemplo, há arquivos sobre contrastes usando a sintaxe, a razão F de Welch, teste de Jonckheere e assim por diante. A maioria pode ignorar esses arquivos, mas eles estão no livro caso al- guém esteja interessado.
Boa leitura!
SÍMBOLOS U TILIZADOS xvii
N , n , ni O tamanho da amostra. N normal- mente representa o tamanho de uma amostra qualquer enquanto n repre- senta o tamanho de uma particular amostra. P Probabilidade (o valor de uma proba- bilidade, o valor- p ou a significância de um teste são normalmente repre- sentados por p ) r O coeficiente de correlação de Pearson r b , r pb Coeficiente de correlação bisserial e coeficiente de correlação ponto-bis- serial, respectivamente rs Coeficiente de correlação por postos de Spearman R O coeficiente de correlação múltiplo R^2 O coeficiente de determinação (isto é, a proporção da variância dentro de al- guns dados explicados pelo modelo) s O desvio padrão de uma amostra s^2 A variância de uma amostra SS A soma dos quadrados ou a soma dos erros ao quadrado se for dado o nome completo SS (^) A A soma dos quadrados para a variá- vel A SS (^) M A soma dos quadrados do modelo (isto é, a variabilidade explicada pelo modelo ajustado aos dados) SS (^) R A soma dos quadrados dos resíduos (isto é, a variabilidade que o modelo não pode explicar, o erro no modelo) SS (^) T A soma total dos quadrados (isto é, a total variabilidade dos dados) t A estatística teste de Student T A estatística para o teste de postos com sinais de Wilcoxon U A estatística para o teste de Mann- Whitney W (^) S A estatística para o teste da soma dos postos de Wilcoxon ou A média de uma amostra z Um ponto de dados expresso em uni- dades de desvio padrão
acerto, na matemática eles fazem! Quando multiplicamos um número negativo por outro negativo, o resultado é um número positivo. Por exemplo, − 2 ×− 4 = 8.
O livro está muito bem escrito. Está tão claro que é como se eu visse a estatística, que eu estudei por tanto tempo, através de um par de óculos limpos. Megan Gray, Universidade de Sussex
Sua combinação da parte técnica com o conceito é simplesmente maravilhosa. E o seu senso de humor, também! Abigail Levy
Você tem a habilidade de explicar coisas complexas de uma maneira simples e compre- ensível. Ruth Mann
Eu não seria capaz de terminar meus es- tudos tão facilmente se não fosse o seu livro. Marleen Smits, Universidade de Maastricht
Seu livro me tornou um aluno muito mais feliz. Lisa Oliver, Universidade da Columbia Britânica
Eu nunca vi conceitos tão bem explicados ou ilustrados tão claramente. Joel Philip
Eu defendi minha dissertação em psico- logia em março e seu livro SALVOU MINHA VIDA! Noelle Leonard
Eu acho que você vai para história como a primeira pessoa a colocar humor em um li- vro de estatística! Carol McSweeney, Universidade Brookes
Você é a mais pura expressão de um bom professor! Embora eu não o conheça ou tenha assistido às suas aulas, sua empatia e seu de- sejo genuíno de ajudar os estudantes se refle- tem no livro. Johannah Sirkka
Ano passado descobri suas páginas na rede (e, desse modo, seu livro) e ele transfor- mou completamente minhas aulas de estatís-
AGRADECIMENTOS vii PREFÁCIO ix COMO USAR ESTE LIVRO xiii SÍMBOLOS UTILIZADOS xvi COMENTÁRIOS SOBRE A PRIMEIRA EDIÇÃO xviii
1 TUDO O QUE VOCÊ SEMPRE QUIS SABER SOBRE ESTATÍSTICA (BEM, QUASE TUDO) 31 1.1 O que você vai aprender neste capítulo? ➀ 31 1.2 Construindo modelos estatísticos ➀ 31 1.3 Populações e amostras ➀ 33 1.4 Modelos estatísticos simples ➀ 33 1.4.1 A média, a soma dos quadrados, a variância e o desvio padrão ➀ 33 1.5 Distribuições de frequências ➀ 37 1.5.1 Propriedades das distribuições de freqüências ➀ 37 1.5.2 O desvio padrão e a forma da distribuição ➀ 38 1.5.3 O que é a distribuição normal padrão? ➀ 39 1.6 A minha amostra é representativa da população? ➀ 42 1.6.1 O erro padrão ➀ 42 1.6.2 Intervalos de confiança ➁ 44 1.7 Modelos lineares ➀ 47
1.8 Como descobrir se o seu modelo representa o mundo real? ➀ 49 1.8.1 Estatísticas teste ➀ 53 1.8.2 Testes uni e bilaterais ➀ 54 1.8.3 Erros do tipo I e do tipo II ➀ 56 1.8.4 Tamanhos de efeito ➁ 56 1.8.5 Poder estatístico ➁ 57 1.9 Últimos conselhos 58 1.10 O que descobrimos sobre estatística? ➀ 59 1.11 Termos-chave que descobrimos 59 1.12 Questões de revisão do Alex Esperto 59 1.13 Leituras complementares 60
2 O AMBIENTE DO SPSS 61 2.1 O que você vai aprender neste capítulo? ➀ 61 2.2 Versões do SPSS ➀ 61 2.3 Iniciando ➀ 62 2.4 O editor de dados ➀ 62 2.4.1 Entrando com os dados no editor ➀ 68 2.4.2 Criando uma variável ➀ 69 2.4.3 O visualizador de variáveis ( Variable View ) ➀ 70 2.4.4 Criando variáveis codificadas ➀ 72 2.4.5 Tipos de variáveis ➀ 74 2.4.6 Valores que faltam ( missing ) ➀ 75
2.4.7 Mudando o formato da coluna ➀ 76 2.4.8 Teste rápido ➀ 77 2.5 O visualizador de saídas ( Output Viewer ) ➀ 77 2.6 A janela de sintaxe ➂ 80 2.7 Salvando arquivos ➀ 81 2.8 Recuperando um arquivo ➀ 82 2.9 O que descobrimos sobre estatística? ➀ 83 2.10 Termos-chave que descobrimos 83 2.11 Tarefa do Alex Esperto 83 2.12 Leituras complementares 84
3 EXPLORANDO DADOS 85 3.1 O que você vai aprender neste capítulo? ➀ 85 3.2 Dados paramétricos ➀ 85 3.2.1 Hipóteses “retirar’’ ➀ 85 3.3 Apresentando dados graficamente ➀ 87 3.3.1 Passo 1: Apontando os erros óbvios utilizando histogramas ➀ 87 3.3.2 Passo 2: Estatísticas descritivas e o diagrama de caixa e bigodes ➀ 92 3.3.3 Passo 3: Corrigindo problemas nos dados ➁ 99 3.3.4 Passo 4: Transformando dados utilizando o SPSS ➁ 101 3.4 Explorando grupos de dados ➀ 107 3.4.1 Executando a análise para todos os dados ➀ 107 3.4.2 Saída do SPSS para todos os dados ➀ 108 3.4.3 Executando a análise para grupos diferentes ➀ 110 3.4.4 Saídas para grupos diferentes ➀ 110 3.5 Testando se uma distribuição é normal ➀ 112 3.5.1 Executando o teste de Kolmogorov- Smirnov no SPSS ➀ 113 3.5.2 Saída do procedimento Explorar (Explore) ➀ 113 3.6 Testando a homogeneidade da variância ➀ 116 3.7 Representando médias graficamente ➀ 119 3.8 O que descobrimos sobre estatística? ➀ 123 3.9 Termos-chave que descobrimos 124
3.10 Tarefas do Alex Esperto 124 3.11 Leituras complementares 124
4 CORRELAÇÃO 125 4.1 O que você vai aprender neste capítulo? ➀ 125 4.2 Como medimos relacionamentos? ➀ 125 4.2.1 Um desvio para o mundo da covariância ➀ 125 4.2.2 Padronização e o coeficiente de correlação ➀ 128 4.3 Entrada de dados para realizar uma análise de correlação no SPSS ➀ 129 4.4 Representando relacionamentos graficamente: o diagrama de dispersão ➀ 129 4.4.1 Diagrama de dispersão simples ➀ 130 4.4.2 Diagrama de dispersão tridimensional ➀ 133 4.4.3 Diagrama de dispersão sobreposto ➀ 134 4.4.4 Diagrama de dispersão matricial ➀ 136 4.5 Correlação bivariada ➀ 137 4.5.1 Coeficiente de correlação de Pearson ➀ 140 4.5.2 Um alerta sobre interpretação: Causalidade ➀ 142 4.5.3 Utilizando o R^2 para interpretação ➀ 143 4.5.4 Coeficiente de correlação de Spearman ➀ 144 4.5.5 Tau de Kendall (não-paramétrico) ➀ 145 4.5.6 Correlações bisserial e bisserial por ponto ➁ 146 4.6 Correlação parcial ➁ 148 4.6.1 A teoria por trás da correlação parte e parcial ➁ 148 4.6.2 Correlação parcial utilizando o SPSS ➁ 149 4.6.3 Correlações semiparciais (ou por parte) ➁ 153 4.7 Como relatar coeficientes de correlação ➀ 153 4.8 O que descobrimos sobre estatística? ➀ 154 4.9 Termos-chave que descobrimos 155