同方差性
同方差性
同方差性是经典线性回归的重要假定之一,指总体回归函数中的随机误差项(干扰项)在解释变量条件下具有不变的方差。计量经济学中, 一组随机变量具备同方差即指线性回归最小二乘法(OLS, Ordinary Least Squares)的残值服从均值为0,方差为σ^2的正态分布,即其干扰项必须服从随机分布。与之相对应的异方差性则说明干扰项不满足此均值为0,方差为σ^2的正态分布。
基本假设
同方差性有四个基本假设,假设一被称为(White Noise Condition)白色噪音假设, 干扰项为No Autocorrelation;即误差部分相互没有关联,假设回归式 y = α+βx+u, 其误差项中,u1,u2各误差之间没有任何联系,即:COV(u1*u2)=0;假设二为干扰项具备同方差性或者等分散, 即误差项与独立变量(independent variable)之间相互独立, 并且误差项的分散(方差 Variance)必须等同,即Var(u|x)=σ^2;解释变量之间不存在多重共线性;解释变量是确定变量。
求证过程
在满足上述要求的前提下,OLS回归式的统计量才能够同时满足不偏性Unbaisedness和效率性Efficiency。所推定出来的线性回归式才能被称为最好的不偏线性统计量(BLUE; best linear unbaised estimators)。
等方差性条件下不偏性和OLS斜率值的求证:
所有线性回归式可以表现为矩阵(Matrix)y=xβ+e 其中y为n*1, x为n*k, e为n*1。
根据OLS, S=∑e^2=∑e'*e. FOC β on S==> -2x'(y-βx)=0 ==> β=(x'x)^-1x'e=β+(x'x)^-1x'e
不偏性
Unbiasedness,不偏性
E(β) = β+E(x'x)^-1x'e)=β+E[E(x'x)^-1x'e|x)]=β+E((x'x)^-1x'E(e|x)]=β
推定
最好的不偏性统计量(BLUE)
假设单纯回归式y=α+βx+u满足white noise condition的2个假设即,No autocorrelation和同方差性,以及Gauss Markov condition,β的分散可定义为Var(β^)=σ∑w^2. 假设有另一个统计量β~满足线性式。 求证:Var(β^)
β~=∑w~*y since β satisfies the condition of linear estimator. ==> β~=∑w~*(α+βx+u)=α∑w~+β∑w~*x+∑w~*u 为了满足不偏性,这里∑w~*x=1 由此可得出β~的方差:Var(β~)=σ^2∑w~^2。想要证明Var(β^)∑w^2. 在要求不偏性的时候已经得出∑w~*x=1,所以可推定∑w~*w=1,进而得出 ∑w~^2-∑w^2=(∑w~^2-∑w^2)^2>0==>∑w~^2>∑w^2即Var(β^)
同方差性检验
误差项的同方差性检验一般运用E检验,即能量检验(Energy Test),计算概率分布之间的统计学概念下的距离。
其他检验包括:Breush-Pagan检验,对平方后的误差项运行一个辅助回归,保留被解释的平方项的和,通过开方检验判断误差项是否具有异方差性。其替代检验:Koenker-Bassett检验则在样本量较小时应用。
判断同方差性实例:
EVIEWS测定是否符合同方差(存在异方差Heteroskedasticity)- Heteroskedasticity test (White)
Heteroskedasticity Test: Breusch-Pagan-Godfrey
应用
参考资料
最新修订时间:2024-06-27 14:14
目录
概述
基本假设
求证过程
参考资料