혼합 효과 모델이 종속성을 해결하는 이유는 무엇입니까?


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학생 시험 성적이 해당 학생이 공부하는 시간의 수에 어떻게 영향을 받는지 관심이 있다고 가정 해 봅시다. 이 관계를 탐색하기 위해 다음 선형 회귀 분석을 실행할 수 있습니다.

exam.gradesi=a+β1×hours.studiedi+ei

그러나 여러 학교에서 학생들을 채취하면 같은 학교의 학생들이 다른 학교의 학생들보다 서로 더 유사 할 것으로 예상 할 수 있습니다. 이 의존성 문제를 해결하기 위해 많은 교과서 / 웹에서 조언은 혼합 효과를 실행하고 무작위 효과로 학교에 들어가는 것입니다. 따라서 모델은 다음과 같습니다. 그러나 이것이 선형 회귀에 존재했던 의존성 문제를 해결하는 이유는 무엇입니까?

exam.gradesi=a+β1×hours.studiedi+schoolj+ei

12 살짜리와 대화하는 것처럼 응답하십시오


의존성 문제를 "해결"하는지 여부는 상황에 따라 다릅니다. 그러나 이제 확장 모델에는 특정 학교와 관련된 효과를 적어도 부분적으로 설명 할 수있는 용어가 있음을 알 수 있습니다.
— image_doctor

답변:


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모형에 임의의 항을 포함 시키면 성적간에 공분산 구조를 유도 할 수 있습니다. 학교의 무작위 요인은 같은 학교의 다른 학생들 사이에 0이 아닌 공분산을 유발하지만 학교가 다른 경우 입니다.0

하자는 모델 쓰기 의 인덱스 학교와 난 (각 학교에서) 학생들 인덱스를. 용어 학교 들 (A)에 그려진 독립적 랜덤 변수 N ( 0 , τ ) . 전자 들 , I는 (A)에 그려진 독립적 랜덤 변수 N ( 0 , σ

Ys,i=α+hourss,iβ+schools+es,i
sischoolsN(0,τ)es,i .N(0,σ2)

이 벡터는 예상 값

[α+hourss,iβ]s,i

Ys,iYs′,i′0s≠s′

Ys,iYs,i′τi≠i′Ys,iτ+σ2

예제 및 시뮬레이션 된 데이터

다음은 5 개 학교에서 온 50 명의 학생들을위한 짧은 R 시뮬레이션입니다 (여기서 나는 취합니다)σ2=τ=1

set.seed(1)
school        <- rep(1:5, each=10)
school_effect <- rnorm(5)

school_effect_by_ind <- rep(school_effect, each=10)
individual_effect    <- rnorm(50)

schools+es,i

plot(individual_effect + school_effect_by_ind, col=school, pch=19, 
     xlab="student", ylab="grades departure from expected value")
segments(seq(1,length=5,by=10), school_effect, seq(10,length=5,by=10), col=1:5, lty=3)

혼합 모델

schoolsα+hoursβ

이 예제의 분산 행렬

schoolses,i

[A00000A00000A00000A00000A]
10×10A
A=[2111111111121111111111211111111112111111111121111111111211111111112111111111121111111111211111111112].

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엘비스 : 아마 나보다 통계에 정통한 사람들에게는 좋은 대답 일 것입니다. 12 세가 이해할 수있는 방식으로 응답을 편집 할 수 있습니까?
— luciano

1
A .. 12 살?! 와! 이것이 도움이된다면 시뮬레이션을 추가 할 것입니다.
— Elvis

5
끝난. 도움이 되었기를 바랍니다. 그렇지 않은 경우 얻지 못한 것에 대해 더 구체적으로 설명하십시오. 12 yo도 질문을 이해하지 못할 것입니다 ... 질문보다 간단한 답변을 요청할 수 없습니다.
— Elvis
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