Tại sao mức độ tự do cho một cặp tương ứng -test số lượng cặp trừ 1?


9

Tôi quen với việc biết "bậc tự do" là , trong đó bạn có mô hình tuyến tính với \ mathbf {y } \ in \ mathbb {R} ^ n , \ mathbf {X} \ in M_ {n \ times p} (\ mathbb {R}) ma trận thiết kế với thứ hạng r , \ boldsymbol {\ beta} \ in \ mathbb { R} ^ p , \ boldsymbol {\ epsilon} \ in \ mathbb {R} ^ n với \ boldsymbol {\ epsilon} \ sim \ mathcal {N} (\ mathbf {0}, \ sigma ^ 2 \ mathbf {I} _n) , \ sigma ^ 2> 0 .nr

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

Từ những gì tôi nhớ về các thống kê cơ bản (nghĩa là các mô hình tiền tuyến tính với đại số tuyến tính), mức độ tự do cho các cặp t test khớp là số lượng chênh lệch trừ 1 . Vì vậy, điều này sẽ đòi hỏi X có thứ hạng 1, có lẽ. Điều này có đúng không? Nếu không, tại sao n1 là bậc tự do cho các cặp t test khớp ?

Để hiểu ngữ cảnh, giả sử tôi có mô hình hiệu ứng hỗn hợp

yijk=μi+ some random effects+eijk
trong đó i=1,2 , j=1,,8 , và k=1,2 . Không có gì đặc biệt về μi ngoài việc đó là hiệu ứng cố định và eijkiidN(0,σe2) . Tôi cho rằng các hiệu ứng ngẫu nhiên không liên quan đến vấn đề này, vì chúng tôi chỉ quan tâm đến các hiệu ứng cố định trong trường hợp này.

Tôi muốn cung cấp khoảng tin cậy cho μ1μ2 .

Tôi đã chỉ ra rằng d¯=18dj là một công cụ ước tính không thiên vị của μ1μ2 , trong đó dj=y¯1jy¯2j , y¯1j=12ky1jky¯21 được định nghĩa tương tự. Ước tính điểm d¯ đã được tính toán.

Tôi đã chỉ ra rằng

sd2=j(djd¯)281
là một công cụ ước lượng không thiên vị về phương sai của dj và do đó,
sd28
là lỗi tiêu chuẩn của d¯ . Điều này đã được tính toán.

Bây giờ phần cuối cùng là tìm ra mức độ tự do. Đối với bước này, tôi thường cố gắng tìm ma trận thiết kế - rõ ràng có thứ hạng 2 - nhưng tôi có giải pháp cho vấn đề này, và nó nói rằng mức độ tự do là .81

Trong bối cảnh tìm thứ hạng của ma trận thiết kế, tại sao các bậc tự do ?81

Chỉnh sửa để thêm: Có lẽ hữu ích trong cuộc thảo luận này là cách xác định thống kê kiểm tra. Giả sử tôi có một vectơ tham số . Trong trường hợp này, (trừ khi tôi hoàn toàn thiếu một cái gì đó). Về cơ bản, chúng tôi đang thực hiện kiểm tra giả thuyết trong đó . Sau đó, thống kê kiểm tra được đưa ra bởi sẽ được thử nghiệm dựa trên phân phối trung tâm vớiβ

β=[μ1μ2]
cβ=0
c=[11]
t=cβ^σ^2c(XX)1c
tnrbậc tự do, trong đó là ma trận thiết kế như trên và trong đó .X
σ^2=y(IPX)ynr
PX=X(XX)1X

Câu trả lời:


5

Các cặp test khớp với cặp thực sự chỉ là một test một mẫu với mẫu có kích thước . Bạn có khác biệt và đây là iid và được phân phối bình thường. Cột đầu tiên sau cótntnnd1,,dn

[d1dn]=[d¯d¯]+[d1d¯d1d¯]n d.f.1 d.f.(n1) d.f.
=''1mức độ tự do vì các ràng buộc tuyến tính cho biết tất cả các mục đều bằng nhau; cái thứ hai có bậc tự do vì ràng buộc tuyến tính cho biết tổng các mục là .n10

Vì vậy, nói cách khác, lý do tại sao chúng ta có bậc tự do ở đây không liên quan gì đến mô hình tuyến tính ? n1y=Xβ+ϵ
Clarinetist

1
Nó phải thực hiện với mô hình đó, trong đó ma trận là một cột s và là ma trận với mục nhập duy nhất là sự khác biệt giữa hai phương tiện dân số. X1β1×1
Michael Hardy

2
Aha! Vậy vectơ sẽ là vectơ của s, đúng không? Cảm ơn rât nhiều! Tôi không thể tin được đã khó khăn như thế nào để tìm một câu trả lời về điều này! ydi
Clarinetist

Đúng. Đó là vectơ của sự khác biệt quan sát được trong các cặp khớp. n
Michael Hardy

2

Rất, rất cám ơn Michael Hardy đã trả lời câu hỏi của tôi.

Ý tưởng là thế này: let và . Sau đó, mô hình tuyến tính của chúng tôi là trong đó là -vector của tất cả những người thân, và Rõ ràng có thứ hạng , do đó chúng ta có bậc tự do .

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

Làm cách nào để chúng tôi biết đặt bằng ? Hãy nhớ lại rằng và vì có thể dễ dàng nhìn thấy, cho tất cả . Với của chúng tôi , rõ ràng nên là gì. Đây là vì β[μ1μ2]

E[y]=Xβ
E[dj]=μ1μ2jXβ
E[y]=E[[d1dn]]=[E[d1]E[dn]]=[μ1μ2μ1μ2]=Xβ=1n×1β=[11]β
vì vậy phải là ma trận với .β1×1β=[μ1μ2]

Đặt . Sau đó, kiểm tra giả thuyết của chúng tôi là Do đó, thống kê kiểm tra của chúng tôi là Chúng tôi có Sau một số công việc, có thể hiển thị rằng Cũng có thể hiển thị rằngc=[1]

H0:cβ=0.
cβ^σ^2c(XX)1c.
σ^2=y(IPX)ynr(X).
PX=P1n×1=1n×1(1n)1.
IPXlà đối xứng và idempotent. Vì vậy, và
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
mà rõ ràng là có nghịch đảo , do đó đem lại một thống kê kiểm tra mà sẽ được thử nghiệm trên một trung tâm -distribution với bậc Tự do như mong muốn.1/n
μ^1μ^2sd2/n
tn1
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.