Valor esperado y varianza de la estimación del parámetro de pendiente


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Estoy leyendo un texto, "Probabilidad y estadística" de Devore. Estoy viendo 2 ítems en la página 740: el valor esperado y la varianza de la estimación de β1 , que es el parámetro de pendiente en la regresión lineal Yi=β0+β1Xi+ϵi . ϵi es una variable aleatoria gaussiana ( μ=0,variance=σ2 ) y ϵyo son independientes.

La estimación de β1 se puede expresar como: β1^=(xix¯)(YiY¯)(xix¯)2=(xix¯)YiSxx , dondeSxx=(xix¯)2. Entonces, mi pregunta es: ¿cómo obtengoE(β1^)yVar(β1^)? El libro ya ha dado los resultados:E(β1^)=β1yVar(β1^)=σ2Sxx .

Mi trabajo en la derivación: E((xix¯)YiSxx)=E((xix¯)(β0+β1xi+ϵ)Sxx)=E((xix¯)β1xiSxx), ya que(xix¯)c=0yE(cϵ)=0. Pero estoy atascado.

Además, Var((xix¯)YiSxx)=Var((xix¯)(β0+β1xi+ϵ)Sxx)=Var((xix¯)ϵSxx)=Var((xix¯)Sxx)σ2, pero estoy atascado.


Mi comentario del 22 de junio de 2011 en la respuesta del usuario whuber debería incluir el subíndice en los ϵ , y debería hacer uso del hecho de que los términos de error ϵ i son independientes. iϵϵi
jrand

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

La "respuesta" estándar es una subestimación, ignora la varianza de S_ {xx}.
climbert8

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En la situación que se le preguntó sobre, se está condicionada a, por lo que se trata como fijo en lugar de aleatorioX
Glen_b -Reinstate Monica

Respuestas:


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  1. =(xi- ˉ x )β1xiE((xix¯)β1xiSxx) porque todo es constante. El resto es solo álgebra. Evidentemente, debe mostrar(xi- ˉ x )xi=Sxx. Mirar la definición deSxxy comparar los dos lados lleva a uno a sospechar(xi- ˉ x ) ˉ x =0. Esto se deduce fácilmente de la definición de ˉ x .(xix¯)β1xiSxx(xix¯)xi=SxxSxx(xix¯)x¯=0x¯

  2. =[(xi- ˉ x )2Var((xix¯)ϵSxx). Simplifica, usando la definición deSxx, al resultado deseado.[(xix¯)2Sxx2σ2]Sxx


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Para el segundo punto, la varianza, la ecuación debe ser: Var((xix¯)ϵSxx)=Var((x1x¯)ϵ+(x2x¯)ϵ++(xnx¯)ϵSxx)=(in(xix¯)2Sxx2)×σ2=SxxSxx2×σ2=σ2Sxx
jrand

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@jrand Sí, eso es exactamente lo que escribí (aunque su primera igualdad no logra nada: es solo una forma más laboriosa de escribir el resumen). El punto completo, y lo que vale la pena recordar, es que cuando es una variable aleatoria con una varianza y λ es constante, V a r ( λ ε ) = λ 2 V a r ( ε ) . ελVar(λε)λ2Var(ε)
whuber

in(xi)2=(inxi)2

@jrand Tienes razón: hay un error tipográfico en mi respuesta. Gracias por señalarlo. Lo he formateado para corregir el error y aclarar la lógica.
whuber
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