Otantavaihtelu

Otantavaihtelu, tai otantavaihtelu, on tilastollinen vaihtelu, joka syntyy siitä, että otos ei ole täysin edusta koko populaatiota. Se on osa niin kutsuttua otantavirhettä: kansantaloustieteessä, mielipidekyselyissä ja muissa tutkimuksissa otantavaihtelu johtuu siitä, että eri otokset tuottavat hieman erilaisia tilastollisia määrällisiä arvoja.

Otantavaihtelu johtuu satunnaisesta otannasta. Todellinen populaatioparametri, kuten keskiarvo tai osuus, määrittäisi aineiston, jos koko populaatio tarkasteltaisiin. Koska otos on vain osa populaatiosta, otoksien tilastolliset estimaatit eroavat toisistaan. Tämä vaihtelu voidaan usein pelkistää otantavirheeksi, joka pienenee suurentaessa otoskokoa ja/tai vähentämällä populaation varianssia.

Otantavaihtelun määrää kuvaavat mittarit kuten standardivirhe ja luottamusvälit. Esimerkiksi otoksen keskiarvon otantavirhe on noin σ/√n, missä σ on populaation varianssi ja n otoskoko. Kun σ:tä ei tiedetä, käytetään otoskadosta s jolloin se on noin s/√n. Osuuksien osalta standardivirhe on √[p(1−p)/n], ja tilanteessa jossa otos muodostaa suuren osan populaatiosta, voidaan soveltaa pienennystä koskevaa lopullista käännöstä (finiten popluation correction). Otantavaihtelun vuoksi luottamusvälit ovat leveämmät pienillä otoskokoilla ja tarkemmat suurilla otoksilla.

Otantavaihtelun hallintaan vaikuttavat tieteellinen otanta- suunnittelu sekä tutkimusmenetelmät. Hyvin suunniteltu satunnainen otanta, suurempi otoskoko sekä otoksen rakenne-erojen huomioiminen, kuten kerros- tai painotettu otanta, voivat pienentää otantavaihtelua. Otantavaihtelu on olennaista tieteen toistettavuuden ja tilastollisen päättelyn kannalta.