Erwarteter Wert und Varianz der Schätzung des Steigungsparameters


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Ich lese einen Text, "Wahrscheinlichkeit und Statistik" von Devore. Ich betrachte 2 Punkte auf Seite 740: den erwarteten Wert und die Varianz der Schätzung von β1 , die der Steigungsparameter in der linearen Regression Y.ich=β0+β1X.ich+ϵich . ϵich ist eine Gaußsche ( μ=0,veinricheinnce=σ2 ) Zufallsvariable und ϵich sind unabhängig.

Die Schätzung von β1 kann ausgedrückt werden als: β1^=(xich- -x¯)(Y.ich- -Y.¯)(xich- -x¯)2=(xich- -x¯)Y.ichS.xx , wobeiS.xx=(xich- -x¯)2. Meine Frage lautet also: Wie leite ichE.(β1^)undV.einr(β1^)? Das Buch hat bereits die Ergebnisse angegeben:E.(β1^)=β1undV.einr(β1^)=σ2S.xx .

Meine Arbeit in der Ableitung: E.((xich- -x¯)Y.ichS.xx)=E.((xich- -x¯)(β0+β1xich+ϵ)S.xx)=E.((xich- -x¯)β1xichS.xx), da(xich- -x¯)c=0undE.(cϵ)=0. Aber ich stecke fest.

Auch Veinr((xich- -x¯)Y.ichS.xx)=V.einr((xich- -x¯)(β0+β1xich+ϵ)S.xx)=V.einr((xich- -x¯)ϵS.xx)=V.einr((xich- -x¯)S.xx)σ2, aber ich stecke fest.


Mein Kommentar am 22. Juni 2011 in der Antwort von Benutzer whuber sollte den Index in den ϵ enthalten und die Tatsache nutzen, dass die Fehlerbegriffe ϵ i unabhängig sind. ichϵϵich
Rand

Var(β1^)=Var((xix¯)yiSxx)=Var((xix¯)ϵiSxx)=Var((x1x¯)ϵ1Sxx+(x2x¯)ϵ2Sxx++(xnx¯)ϵnSxx)=(x1x¯)2σ2(Sxx)2+(x2x¯)2σ2(Sxx)2++(xnx¯)2σ2(Sxx)2=σ2[(xix¯)2(Sxx)2]=σ2Sxx
jrand

Die Standard- "Antwort" ist eine Unterschätzung, sie ignoriert die Varianz von S_ {xx}.
Climbert8

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In der Situation, nach der gefragt wird, wird konditioniert, sodass es eher als fest als zufällig behandelt wirdX
Glen_b

Antworten:


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  1. =(xi- ˉ x )β1xiE((xix¯)β1xiSxx) weil alles konstant ist. Der Rest ist nur Algebra. Offensichtlich müssen Sie(xi- ˉ x )xi=Sxx zeigen. Wenn man die Definition vonSxx betrachtetund die beiden Seiten vergleicht, vermutet man((xix¯)β1xiSxx(xix¯)xi=SxxSxx . Dies folgt leicht aus der Definition von ˉ x .(xix¯)x¯=0x¯

  2. =[(xi- ˉ x )2V.einr((xich- -x¯)ϵS.xx). Mit der Definition vonSxxwird das gewünschte Ergebnis erzielt.[(xich- -x¯)2S.xx2σ2]]S.xx


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Für den 2. Punkt, die Varianz, sollte die Gleichung lauten: V.einr((xich- -x¯)ϵS.xx)=V.einr((x1- -x¯)ϵ+(x2- -x¯)ϵ++(xn- -x¯)ϵS.xx)=(ichn(xich- -x¯)2S.xx2)×σ2=S.xxS.xx2×σ2=σ2S.xx
jrand

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@jrand Ja, genau das habe ich geschrieben (obwohl Ihre erste Gleichheit nichts bewirkt: Es ist nur eine mühsamere Art, die Summe zu schreiben). Der springende Punkt - und die Sache, an die man sich erinnern sollte - ist, dass, wenn eine Zufallsvariable mit einer Varianz ist und λ konstant ist, V a r ( λ ε ) = λ 2 V a istελV.einr(λε) . λ2V.einr(ε)
whuber

Wenn ich die Notation nicht falsch verstehe, ist dies eine falsche Aussage: . Die Menge auf der linken Seite ist die Summe der Quadrate und die andere ist das Quadrat der Summe. ichn(xich)2=(ichnxich)2
Rand

@jrand Sie haben Recht: In meiner Antwort ist ein Tippfehler enthalten. Vielen Dank für den Hinweis. Ich habe es neu formatiert, um den Fehler zu beheben und die Logik klarer zu machen.
whuber
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