일치 쌍의 자유도가 쌍 의 수에서 1을 뺀 이유는 무엇 입니까?


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선형 모델 \ mathbf {y} = \ mathbf {X} \ boldsymbol {\ beta} + \ boldsymbol {\ epsilon}이 있는 \ mathbf {y 인 "자유도"를 로 알고 있습니다. } \ in \ mathbb {R} ^ n , \ mathbf {X} \ in M_ {n \ times p} (\ mathbb {R}) 순위 r , \ boldsymbol {\ beta} \ in \ mathbb { R} ^ p , \ boldsymbol {\ epsilon} \ in \ mathbb {R} ^ n with \ boldsymbol {\ epsilon} \ sim \ mathcal {N} (\ mathbf {0}, \ sigma ^ 2 \ mathbf {I} _n) , \ sigma ^ 2> 0 입니다.nr

y=Xβ+ϵ
yRnXMn×p(R)rβRpϵRnϵN(0,σ2In)σ2>0

내가 기초 통계 (즉, 선형 대수를 가진 사전 선형 모델)를 회상 한 것에서, 일치 쌍 t- 검정에 대한 자유도 t는 차이의 수에서 1을 뺀 것 1입니다. 따라서 X 순위는 1입니다. 이 올바른지? 그렇지 않다면 왜 n1 이 일치 쌍 t- 검정에 대한 자유도 t입니까?

문맥을 이해하기 위해 혼합 효과 모델 y_ {ijk} = \ mu_i + \ text {some random effects} + e_ {ijk}를 가지고 있다고 가정합니다.

yijk=μi+ some random effects+eijk
여기서 i=1,2 , j=1,,8k=1,2 입니다. μi 에는 고정 효과라는 것 외에 특별한 것은 없으며 eijkiidN(0,σe2) 입니다. 무작위 효과는이 문제와 관련이 없다고 가정합니다.이 경우 고정 효과에만 관심이 있기 때문입니다.

\ mu_1-\ mu_2에 대한 신뢰 구간을 제공하고 싶습니다μ1μ2 .

나는 이미 d¯=18dj\ mu_1-\ mu_2 의 편견 추정치 라는 것을 보여주었습니다μ1μ2 . 여기서 dj=y¯1jy¯2j , y¯1j=12ky1jky¯21 도 비슷하게 정의됩니다. 예상치 d¯ 이 (가) 계산되었습니다.

나는 이미

sd2=j(djd¯)281
d_j 분산의 편견 추정치 dj이며 따라서
sd28
\ bar {d} _ {\ cdot} 의 표준 오류입니다 d¯. 이것은 계산되었습니다.

이제 마지막 부분은 자유도를 알아내는 것입니다. 이 단계에서는 일반적으로 디자인 매트릭스를 찾으려고합니다. 분명히 2의 순위를가집니다. 그러나이 문제에 대한 해결책이 있으며 자유도가 합니다.81

설계 행렬의 순위를 찾을 때 왜 자유도가 입니까?81

추가를 위해 편집 :이 논의에서 도움이 될 수있는 것은 테스트 통계가 정의되는 방법입니다. 매개 변수 벡터 가 있다고 가정 합니다. 이 경우 (내가 완전히 빠진 경우가 아니면) 기본적으로 가설 검정 여기서 . 그런 다음 검정 통계량은 이 방법은 사용한 중앙 분포에 대해 테스트됩니다.β

β=[μ1μ2]
cβ=0
c=[11]
t=cβ^σ^2c(XX)1c
tnr자유도 (여기서 는 위와 같은 설계 행렬이고 여기서 .X
σ^2=y(IPX)ynr
PX=X(XX)1X

답변:


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정합 쌍 와 -test 쌍은 실제로 단지 하나의 샘플이다 크기의 샘플 -test . 당신은이 의 차이는 , 이들은 IID와 정규 분포이다. 다음의 첫 번째 열 은tntnnd1,,dn

[d1dn]=[d¯d¯]+[d1d¯d1d¯]n d.f.1 d.f.(n1) d.f.
=''1모든 항목이 같다고하는 선형 구속 조건으로 인한 자유도; 두 번째는 항목의 합이 이라는 선형 제약으로 인해 자유도를 갖습니다 .n10

다시 말해, 여기서 우리가 자유도를 갖는 이유 는 선형 모델 과 아무 관련이 없습니다. ? n1y=Xβ+ϵ
Clarinetist

1
행렬 는 s 의 열 이고 는 행렬 항목은 두 모집단 평균의 차이입니다. X1β1×1
Michael Hardy

2
아하! 따라서 벡터는 의 벡터 일 것입니다 . 맞습니까? 대단히 감사합니다! 나는 이것에 대한 답을 찾는 것이 얼마나 힘든지 믿을 수 없다! ydi
Clarinetist

예. 일치 쌍 의 관측 된 차이로 구성된 벡터입니다 . n
Michael Hardy

2

내 질문에 답변 해 주신 Michael Hardy 에게 감사드립니다 .

아이디어는 다음과 같습니다. let and . 그런 다음 선형 모델은 여기서 는 IS 모든 것들 - 벡터 및 분명히 순위는 이므로 자유도를 갖습니다. .

y=[d1dn]
β=[μ1μ2]
y=1n×1β+ϵ
1n×1n
ϵ=[ϵ1ϵn]N(0,σ2In).
X=1n×11n1

을 동일하게 설정하는 방법을 어떻게 알 수 있습니까? 호출이 과 쉽게 알 수있는 바와 같이, 모든 . 주어지면 이 무엇인지 분명 합니다. 이 때문입니다 β[μ1μ2]

E[y]=Xβ
E[dj]=μ1μ2jXβ
E[y]=E[[d1dn]]=[E[d1]E[dn]]=[μ1μ2μ1μ2]=Xβ=1n×1β=[11]β
따라서 는 행렬 이어야합니다 .β1×1β=[μ1μ2]

집합 . 그런 다음 가설 검정은 따라서 테스트 통계는 우리는이 약간의 작업 후에 또한c=[1]

H0:cβ=0.
cβ^σ^2c(XX)1c.
σ^2=y(IPX)ynr(X).
PX=P1n×1=1n×1(1n)1.
IPX대칭적이고 dem 등입니다. 따라서 및
σ^2=y(IPX)ynr(X)=y(IPX)(IPX)ynr(X)=(IPX)y2nr(X)=[I1n×1(1n)1]y2n1=[d1dn][d¯d¯]2n1=i=1n(did¯)2n1=sd2
XX=1n×11n×1=n
분명히 역수 , 이에 따라 통계량을주는 중앙 테스트 될 과 - 분포 도의 원하는 자유.1/n
μ^1μ^2sd2/n
tn1
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