- •В.П. Носко
- •Оглавление
- •Часть 1.Оценивание и подбор моделей связи между переменными без привлечения вероятностно-статистических методов7
- •Часть 2. Статистические выводы при стандартных предположениях о вероятностной структуре ошибок в линейной модели наблюдений85
- •Часть 3.Проверка выполнения стандартных предположений об ошибках в линейной модели наблюдений. Коррекция статистических выводов при нарушении стандартных предположений об ошибках180
- •Предисловие
- •Часть 1. Оценивание и подбор моделей связи между переменными без привлечения вероятностно-статистических методов
- •1.1. Эконометрика и ее связь с экономической теорией
- •1.2. Две переменные: меры изменчивости и связи
- •1.3. Метод наименьших квадратов. Прямолинейный характер связи между двумя экономическими факторами
- •1.4. Свойства выборочной ковариации, выборочной дисперсии и выборочного коэффициента корреляции
- •1.5. «Обратная» модель прямолинейной связи
- •1.6. Пропорциональная связь между переменными
- •1.7. Примеры подбора линейных моделей связи между двумя факторами. Фиктивная линейная связь
- •1.8. Очистка переменных. Частный коэффициент корреляции
- •1.9. Процентное изменение факторов в линейной модели связи
- •1.10. Нелинейная связь между переменными
- •1.11. Пример подбора моделей нелинейной связи, сводящихся к линейной модели.
- •1.12. Линейные модели с несколькими объясняющими переменными
- •Часть 2. Статистические выводы при стандартных предположениях о вероятностной структуре ошибок в линейной модели наблюдений
- •2.1. Вероятностное моделирование ошибок
- •2.2. Гауссовское (нормальное) распределение ошибок в линейной модели наблюдений
- •2.3. Числовые характеристики случайных величин и их свойства
- •2.4. Нормальные линейные модели с несколькими объясняющими переменными
- •2.5. Нормальная множественная регрессия: доверительные интервалы для коэффициентов
- •2.6. Доверительные интервалы для коэффициентов: реальные статистические данные
- •2.7. Проверка статистических гипотез о значениях коэффициентов
- •2.8. Проверка значимости параметров линейной регрессии и подбор модели с использованием f-критериев
- •2.9. Проверка значимости и подбор модели с использованием коэффициентов детерминации. Информационные критерии
- •2.10. Проверка гипотез о значениях коэффициентов: односторонние критерии
- •2.11. Некоторые проблемы, связанные с проверкой гипотез о значениях коэффициентов
- •2.12. Использование оцененной модели для прогнозирования
- •Часть 3. Проверка выполнения стандартных предположений об ошибках в линейной модели наблюдений. Коррекция статистических выводов при нарушении стандартных предположений об ошибках
- •3.1. Проверка адекватности подобранной модели имеющимся статистическим данным: графические методы
- •3.2. Проверка адекватности подобранной модели имеющимся статистическим данным: формальные статистические процедуры
- •3.3. Неадекватность подобранной модели: примеры и последствия
- •3.4. Коррекция статистических выводов при наличии гетероскедастичности (неоднородности дисперсий ошибок)
- •3.5. Коррекция статистических выводов при автокоррелированности ошибок
- •3.6. Коррекция статистических выводов при наличии сезонности. Фиктивные переменные
- •Заключение
- •Список литературы
2.3. Числовые характеристики случайных величин и их свойства
Случайные величины, с которыми мы имеем дело в данном курсе, полностью определяютсязаданием ихфункции плотности, указывающей на зоны более вероятных и менее вероятных значений случайной величины. Часто, однако, интересуются более сжатыми характеристиками распределений случайных величин, выраженнымиотдельными числами. К таким характеристикам, в первую очередь, относятсяматематическое ожидание идисперсия случайной величины.
Пусть случайная
величина
имеет функцию плотности
.
График функции
ограничивает вместе с осью абсцисс
полосу переменной ширины. Если
рассматривать эту полосу как материальный
объект определенной (постоянной) толщины,
изготовленный из однородного материала
и имеющий массу, равную единице, то
абсцисса центра тяжести этого материального
объекта называетсяматематическим
ожиданием (expectation)случайной
величины X, обозначаетсяE (X)
и вычисляется по формуле
![]()
Если график функции
плотности симметричен относительно
оси ординат(так что
—четнаяфункция), то![]()
Довольно часто о
говорят как осреднем значении
случайной величины X. Это
связано с тем, что если
—независимые копиислучайной
величины
(т. е. случайные величины
независимы в совокупности и имеют то
же распределение, что и
),
то тогдапри больших
длянаблюдаемыхзначений
случайных величин
имеет местоприближенное равенство
![]()
тем более точное,
чем больше значение
.
Иными словами, с увеличением
значение
сколь угодно точно приближается значением
среднеарифметического наблюдаемых
величин
.
Обратимся опять к упомянутому ранее гауссовскому(нормальному) распределению с функцией плотности
![]()
и пусть случайная
величина
имеет такое распределение с
,
а случайная величина
имеет такое распределение с
.
Сравним графики соответствующих функций
плотности (сплошной линией представлен
график функции плотности случайной
величины
):

Поскольку в обоих случаях графики симметричны относительно нуля, то
![]()
т. е. математические
ожиданияслучайных величин
и
совпадают. Однако, распределение
случайной величины
более рассредоточено, и это означает,
чтодля любого ![]()
![]()
При этом говорят,
что распределение случайной величины
имеетболее тяжелые (heavy), илиболее длинные(long)хвосты
(tails). Соответственно,
![]()
В рассмотренном
случае в качестве числовой характеристики
степени рассредоточенности распределения
можно было бы принять параметр
:
чем больше значение этого параметра,
тем более рассредоточено распределение.
В общем случае, сравнивать степени
рассредоточенности распределений
случайных величин можно, привлекая для
этой цели понятиедисперсии.
Дисперсией (variance)случайной величины X называют число
![]()
равное математическому
ожиданию квадрата отклонения случайной
величины
от
ее математического ожидания
.1Зная функцию плотности
случайной величины
,
дисперсию этой случайной величины можно
вычислить по формуле
![]()
Таким образом,
математическое ожидание
можно
интерпретировать каквзвешенное
среднее возможных значений
случайной величины
,
с весами, пропорциональными
,
а дисперсию
—
каквзвешенное среднее (с теми же
весами) квадратов отклонений возможных
значений
случайной величины
от
ее математического ожидания.
Если случайная
величина
имеетнормальное распределениес функцией плотности
![]()
то для нее
![]()
Таким образом, случайная величина, имеющая нормальное распределение,полностью определяется(в отношении ее распределения) заданием значений ее математического ожидания и дисперсии.
В связи с частым
использованием нормально распределенных
случайных величин в дальнейшем изложении,
мы будем обозначать нормальное
распределение, имеющее математическое
ожидание
и дисперсию
,
символом
.
В случае, когда
,
,
говорят остандартном нормальном
распределении
.
Имеются весьма подробные таблицы
значений функции распределения и функции
плотности стандартного нормального
распределения.
Для дальнейшего нам, в первую очередь, понадобятся следующие простые свойства математического ожидания и дисперсии.
Если
-
некотораяпостоянная, отличная от
нуля, а
-
некотораяслучайная величина, то
тогда сумма
и произведение
также являются случайными величинами;
при этом,
![]()
![]()
Два свойства, касающиеся математического ожидания, непосредственно следуют из определения математического ожидания. При выводе первого из них учитываем, что по самому определению функции плотности распределения,
![]()
Из этих двух свойств математического ожидания легко получаем указанные два свойства дисперсии. Действительно,
![]()

Таким образом,
изменение случайной величины на некоторую
постоянную вызывает такое же изменение
математического ожидания, но не отражается
на дисперсии. Изменение случайной
величины в
раз приводит к такому же изменению
математического ожидания и изменяет
значение дисперсии в
раз.
В применении к линейной модели наблюдений
![]()
с фиксированными
и взаимно независимыми гауссовскими
ошибками
,
мы имеем:
![]()
Соответственно,
![]()
Заметим, наконец,
что если
— случайные величины и
,
то
![]()
и если случайные
величины
попарно некоррелированы, т. е.
![]()
то тогда
![]()
В применении к
последней линейной модели наблюдений
это означает, что рассматриваемая как
случайная величина оценка наименьших
квадратов
,
которую мы представили ранее в виде
![]()
где
![]()

так что
—фиксированные величины, имеет
нормальное распределение с математическим
ожиданием
![]()
и дисперсией
![]()
