Ця відповідь підкреслює перевірку достовірності. Властивість мінімальної дисперсії є моїм другорядним моментом.
Для початку підсумовуємо інформацію за матричною формою лінійної моделі наступним чином:
деE(ε)=0,Var(ε)=σ2I(для обговорення оцінюваності припущення про сферичність не потрібне. Але для обговорення властивості Гаусса-Маркова нам потрібно припустити сферичністьε).
Y: = ⎡⎣⎢⎢⎢Y1Y2Y3Y4⎤⎦⎥⎥⎥= ⎡⎣⎢⎢⎢1111010- 1- 1- 1- 1- 1⎤⎦⎥⎥⎥⎡⎣⎢θ1θ2θ3⎤⎦⎥+ ⎡⎣⎢⎢⎢ε1ε2ε3ε4⎤⎦⎥⎥⎥: = Xβ+ ε ,(1)
Е( ε ) = 0 , Var ( ε ) = σ2Яε
Якщо конструкція матриці має повний ранг, то параметр оригінал β допускає унікальні найменших квадратів оцінки β = ( X ' X ) - 1 Х ' У . Отже, будь-який параметр φ , визначається як лінійна функція ф ( р ) з р є поважна в тому сенсі , що вона може бути однозначно оцінена з допомогою даних по методу найменших квадратів оцінки β , як φ = р ' р .Хββ^=(X′X)−1X′Yϕϕ(β)ββ^ϕ^=p′β^
Тонкість виникає, коли не є повноцінним. Щоб детально обговорити, ми спочатку виправляємо деякі позначення та терміни (я дотримуюсь конвенції Безкоординатного підходу до лінійних моделей , Розділ 4.8. Деякі терміни звучать без потреби технічно). Крім того, обговорення стосується загальної лінійної моделі Y = X β + ε з X ∈ R n × k і β ∈ R k .XY=Xβ+εX∈Rn×kβ∈Rk
- Регресійний колектор являє собою сукупність середніх векторів , як ; змінюється в R до :
М = { Х & beta ; : & beta ; ∈ R K } .βRk
M={Xβ:β∈Rk}.
- Параметричний функціонал являє собою лінійний функціонал р ,
φ ( β ) = р ' β = р 1 β 1 + ⋯ + р до β до .ϕ=ϕ(β)β
ϕ(β)=p′β=p1β1+⋯+pkβk.
Як було сказано вище, коли , не кожен параметричний функціонал піддається оцінці. Але зачекайте, яке технічне визначення терміна оцінюється ? Здається, важко дати чітке визначення, не турбуючи трохи лінійної алгебри. Одне визначення, яке, на мою думку, є найбільш інтуїтивним, таке (з тієї ж вищезгаданої посилання):ϕ ( β )rank(X)<kϕ(β)
Визначення 1. Параметричний функціонал оцінюється, якщо він однозначно визначається X β в тому сенсі, що ϕ ( β 1 ) = ϕ ( β 2 ), коли β 1 , β 2 ∈ R k задовольняють X β 1 = X β 2 .ϕ(β)Xβϕ(β1)=ϕ(β2)β1,β2∈RkXβ1=Xβ2
Інтерпретація. Вищенаведене визначення передбачає, що відображення від регресійного колектора до простору параметрів ϕ повинно бути однозначним, що гарантується при ранжируванні ( X ) = k (тобто, коли X сам по собі). Коли ранг ( X ) < k , ми знаємо, що існує β 1 ≠ β 2 такий, що X β 1 = X β 2Mϕrank(X)=kXrank(X)<kβ1≠β2Xβ1=Xβ2. Вищеозначене визначення, яке описано вище, фактично виключає ті структурно-дефіцитні параметричні функціонали, які призводять до самих різних значень навіть з однаковим значенням на , що не має сенсу природно. З іншого боку, оціночний параметричний функціонал ϕ ( ⋅ ) дійсно дозволяє випадок ϕ ( β 1 ) = ϕ ( β 2 ) з β 1 ≠ β 2 , доки виконується умова X β 1 = X β 2 .Mϕ(⋅)ϕ(β1)=ϕ(β2)β1≠β2Xβ1=Xβ2
Існують й інші еквівалентні умови для перевірки оцінювання параметричного функціоналу, наведеного в тій же посиланні, Пропозиція 8.4.
Після такого багатослівного вступу на тлі повернемося до вашого питання.
A. сам по собі не оцінюється з тієї причини, що ранг ( X ) < 3 , що тягне за собою X β 1 = X β 2 з β 1 ≠ β 2 . Хоча наведене вище визначення дано для скалярних функціоналів, воно легко узагальнюється до функціональних значень, що оцінюються векторними.βrank(X)<3Xβ1=Xβ2β1≠β2
B. не піддається оцінці. Для доцільності розглянемо β 1 = ( 0 , 1 , 0 ) ′ і β 2 = ( 1 , 1 , 1 ) ′ , що дає X β 1 = X β 2, але ϕ 1ϕ1(β)=θ1+θ3=(1,0,1)′ββ1=(0,1,0)′β2=(1,1,1)′Xβ1=Xβ2 .ϕ1(β1)=0+0=0≠ϕ1(β2)=1+1=2
C. оцінюється. Оскільки X β 1 = X β 2 тривіально означає θ ( 1 ) 1 - θ ( 1 ) 3 = θ ( 2 ) 1 - θ ( 2 ) 3 , тобто ϕϕ2(β)=θ1−θ3=(1,0,−1)′βXβ1=Xβ2θ(1)1−θ(1)3=θ(2)1−θ(2)3 .ϕ2(β1)=ϕ2(β2)
D. також оцінюється . Виведення від X β 1 = X β 2 до ϕ 3 ( β 1 ) = ϕ 3 ( β 2 ) також тривіальне.ϕ3(β)=θ2=(0,1,0)′βXβ1=Xβ2ϕ3(β1)=ϕ3(β2)
Після перевірки оцінюваності теорема (пропозиція 8.16, та ж посилання) стверджує властивість Гаусса-Маркова . Виходячи з цієї теореми, друга частина варіанту С неправильна. Найкраща лінійна неупереджена оцінка - ˉ Y = ( Y 1 + Y 2 + Y 3 + Y 4 ) / 4 , згідно з теоремою, наведеною нижче.ϕ(β)Y¯=(Y1+Y2+Y3+Y4)/4
Теорема. Нехай бути поважний параметричний функціонал, то її найкращою лінійної несмещенной оцінкою (ака, Гаусса-Маркова оцінка) є φ ( β ) для будь-якого рішення р до нормальних рівнянь X ' X & beta ; = X ' Y .ϕ(β)=p′βϕ(β^)β^X′Xβ^=X′Y
Доказ полягає в наступному:
Доказ. Безпосередні обчислення показують , що нормальні рівняння є
який, після спрощення, це
[ φ ( β ) θ 2 / 2 - φ
⎡⎣⎢40−4020−404⎤⎦⎥β^=⎡⎣⎢10−111−110−11−1−1⎤⎦⎥Y,
тобто,φ( β )= ˉ У .⎡⎣⎢⎢ϕ(β^)θ^2/2−ϕ(β^)⎤⎦⎥⎥=⎡⎣⎢Y¯(Y2−Y4)/4−Y¯⎤⎦⎥,
ϕ(β^)=Y¯
Тому варіант D - єдина правильна відповідь.
Додаток: Зв'язок оцінюваності та ідентифікованості
Коли я навчався в школі, професор коротко зазначив, що оцінюваність параметричного функціоналу відповідає ідентифікації моделі. Я прийняв цю претензію як належне. Однак рівновагу потрібно прописати більш чітко.ϕ
Відповідно до монографії А. В. Девісона Статистичні моделі с.144,
θ
(1)Var(ε)=σ2I
E[Y]=Xβ,β∈Rk.(2)
Yrank(X)=k(2)β1≠β2Xβ1≠Xβ2(2)
rank(X)<kϕ(β)=p′β
ϕ(β)(2)ϕ=ϕ(β)=p′βXϕ(β)Xβ1=Xβ2p′β1=p′β2ϕ1=ϕ2(3)ϕ(3)Xβ1=Xβ2ϕ1=ϕ2ϕ1(β)=ϕ2(β)
Xβ
ϕ2(β)=θ1−θ3ϕ3(β)=θ2(1)(ϕ2,ϕ3)′
E[Y]=⎡⎣⎢⎢⎢1111010−1⎤⎦⎥⎥⎥[ϕ2ϕ3]=X~γ.
X~γ
self-study
тег, або хтось підійде і закриє ваше запитання.