Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Ответы final release.docx
Скачиваний:
7
Добавлен:
21.12.2018
Размер:
587 Кб
Скачать

25. Тест Голдфелда–Квандта гомоскедастичности случайных возмущений в схеме Гаусса – Маркова

Тест Голдфелда-Квандта предназначен для проверки предпосылки

Var(u1)=Var(u2)=…=Var(un)= Ϭ2 теоремы Гаусса-Маркова о гомоскедастичности случайного остатка в модели y=a0+a1x1+a2x2+…+akxk+u (1)

E(u | x)=0, E(u2 | x)= Ϭu2

т.е. для проверки статистической гипотезы о равенстве дисперсий случайных остатков в уравнениях наблюдений y = X a + a :

H0 : Var(u1)=Var(u2)=…=Var(un)= Ϭ2 (2)

Неадекватность гипотезы (2) порождает негативные для МНК-оценок

a =f (X, y )=f МНК(X, y )=M(X) y =(XTX)-1XT y

u12 + u22 + … + un2

Ϭu2 = n – ( k + 1) определённые последствия.

Рассмотрим алгоритм теста (статистической процедуры) Голдфелда-Квандта, а затем проведём его обоснование. Тест Голдфелда-Квандта реализуется в итоге следующих шагов.

Шаг 1. Уравнения наблюдений объекта y = X a + a следует упорядочить по возрастанию суммы модулей значений предопределённых переменных модели (1), т.е. по возрастанию значений

z1 = |x1i| + |x1i| +…+ |x1i| (3)

Замечание. В этот пункт процедуры Голдфелда-Квандта заложена естественная предпосылка, что возможная гетероскедастичность случайного остатка в модели (1), т.е. зависимость его условий дисперсии Var(u) = E(u2 | x) от объясняющих переменных модели, имеет специальный вид:

E(u2 | x) = f(|x1|+|x2|+…+|xk|) = f(z), (4)

Причём функция f(z) является либо возрастающей, либо убывающей. Нужно подчеркнуть, что если случайный остаток гомоскедастичен, то любая зависимость Var(u) = E(u2 | x) от x, а частности зависимость (4), отсутствует. Добавим, что после вычисления в отдельном столбце листа Excel величин (3) упорядочение уравнений наблюдений y = X a + a осуществляется командой «Сортировка по возрастанию» из категории «Данные».

Шаг 2. По первым nупорядоченным уравнениям наблюдений объекта (где n удовлетворяет условиям

k+1 < n′, n′ ≈ 0,3n, (5)

k+1 – количество оцениваемых коэффициентов функции регрессии) вычислить МНК-оценки параметров модели и величину n

ESS1 = ∑ ui2, (6)

i=1

где

ui = yi – yi = yi – (a0 +a1x1i + … + akxki) - (7)

МНК-оценка случайного возмущения ui.

Замечание. Напомним, что функция ЛИНЕЙН Excel размещает величину ESS в ячейке Bn+5, т.е. во втором столбце последней строки выделенного массива.

Шаг 3. По последним nупорядоченным уравнениям наблюдений вычислить МНК-оценку параметров модели и величину ESS, которую обозначим ESS2.

Шаг 4. Вычислить статистику

ESS1

GQ = ESS2 (8)

Шаг 5. Задаться уровнем значимости ɑ и с помощью функции FРАСПОБР Excel при количествах степеней свободы ʋ1, ʋ2, где

ʋ1=ʋ2= n- (k+1),

определить (1- ɑ)-квантиль, Fкрит=F1-ɑ распределения Фишера.

Шаг 6. Принять гипотезу (2), если справедливы неравенства

GQFкрит (9)

GQ-1Fкрит

т.е. при справедливых неравенствах (9) случайный остаток в модели (1) полагать гомоскедастичным. В противном случае гипотезу (2) отклонить как противоречащую реальным данным и сделать вывод о гетероскедастичности случайного остатка в модели (1).

Замечание. Обсужденный выше тест корректен в ситуации, когда случайные остатки в уравнениях наблюдений y = X a + a распределены по нормальному закону и все другие предпосылки теоремы Гаусса-Маркова справедливы.

Проведём обоснование теста Голдфелда-Квандта. Если вектор случайных остатков в уравнениях наблюдений имеет нормальный закон распределения и все предпосылки теоремы Гаусса-Маркова справедливы, то согласно

величины ESS1 и ESS2 являются случайными переменными и распределены (с точностью до множителя Ϭu2) по закону хи-квадрат с количеством степеней свободы n-(k+1). Кроме того, согласно предпосылке

Cov(ui,uj)=0, ij

эти переменные независимые. Значит, и статистика (8), и обратная к ней величина GQ-1 являются случайной переменной и имеют распределение Фишера с количествами степеней свободы ʋ1, ʋ2. Следовательно, критерием гипотезы (2) может служить множество

Z[H1]=( F1-ɑ, +∞). (10)

Если величина GQ (или величина GQ-1) попадает в множество (10), то гипотезу (2) следует отклонить в пользу альтернативной гипотезы

H1=H0, (11)

Представляющей отрицание гипотезы (2), т.е. означающей гомоскедастичность случайного остатка в модели (1). Второе условие (приближенное равенство) в (5) обеспечивает максимальную мощность критерия (9).