Sebbene sia spesso impossibile campionare un'intera popolazione di organismi, è possibile formulare valide argomentazioni scientifiche su una popolazione campionando un sottoinsieme. Affinché le tue argomentazioni siano valide, devi campionare un numero sufficiente di organismi per far funzionare le statistiche. Un po' di pensiero critico sulle domande che poni e sulle risposte che speri di ottenere può aiutarti a scegliere un numero appropriato di campioni.
Dimensione stimata della popolazione
Definire la tua popolazione ti aiuterà a stimare la dimensione della popolazione. Ad esempio, se stai studiando un singolo stormo di anatre, la tua popolazione sarà composta da tutte le anatre di quel gruppo. Se, tuttavia, stai studiando tutte le anatre su un particolare lago, la dimensione della tua popolazione dovrebbe riflettere tutte le anatre in tutti gli stormi sul lago. Le dimensioni della popolazione degli organismi selvatici sono spesso sconosciute e talvolta inconoscibili, quindi è accettabile azzardare un'ipotesi plausibile sulla dimensione totale della popolazione. Se la popolazione è grande, questo numero non avrà una forte influenza sul calcolo statistico della dimensione del campione necessaria.
Margine di errore
La quantità di errore che sei disposto ad accettare nei tuoi calcoli è chiamata margine di errore. Matematicamente, il margine di errore è uguale a una deviazione standard sopra e sotto la media campionaria. La deviazione standard è la misura di quanto sono distribuiti i tuoi numeri attorno alla media del campione. Diciamo che stai misurando l'apertura alare della tua popolazione di anatre dall'alto e trovi un'apertura alare media di 24 pollici. Per calcolare la deviazione standard dovrai determinare quanto è diversa ogni misurazione dalla media, quadrato ciascuna di queste differenze, sommale, dividi per il numero di campioni e poi prendi la radice quadrata di risultato. Se la tua deviazione standard è 6 e scegli di accettare un margine di errore del 5%, puoi essere ragionevolmente assicurati che l'apertura alare del 95% delle anatre del tuo campione sarà compresa tra 18 (= 24 - 6) e 30 (= 24 + 6) pollici.
Intervallo di confidenza
Un intervallo di confidenza è esattamente quello che sembra: quanta fiducia hai nel tuo risultato. Questo è un altro valore che determini in anticipo e, a sua volta, ti aiuterà a determinare quanto rigorosamente dovrai campionare la tua popolazione. L'intervallo di confidenza ti dice quanta parte della popolazione è effettivamente probabile che rientri nel tuo margine di errore. I ricercatori in genere scelgono intervalli di confidenza del 90, 95 o 99 percento. Se applichi un intervallo di confidenza del 95 percento, puoi essere sicuro che il 95 percento delle volte tra l'85 e il 95 percento dell'apertura alare delle anatre che misuri sarà di 24 pollici. Il tuo intervallo di confidenza corrisponde a un punteggio z, che puoi cercare nelle tabelle statistiche. Il punteggio z per il nostro intervallo di confidenza del 95% è pari a 1,96.
La formula
Quando non abbiamo una stima della popolazione totale che possiamo usare per calcolare la deviazione standard, assumiamo che sia uguale a 0,5, perché questo ci darà una dimensione del campione conservativa per garantire che stiamo campionando una porzione rappresentativa della popolazione; chiamiamo questa variabile p. Con un margine di errore (ME) del 5% e uno z-score (z) di 1,96, la nostra formula per la dimensione del campione si traduce da: dimensione del campione = (z^2 * (p_(1-p)))/ME^2 alla dimensione del campione = (1,96^2 * (0,5(1-0,5)))/0,05^2. Elaborando l'equazione, passiamo a (3,8416_0,25)/0,0025 = 0,9604/0,0025 = 384,16. Poiché non sei sicuro delle dimensioni della tua popolazione di anatre, dovresti misurare l'apertura alare di 385 anatre per essere sicuro al 95 percento che il 95 percento dei tuoi individui avrà un 24 pollici apertura alare.