เป็นองศาอิสระทำไมหาคู่จับคู่ -test จำนวนคู่ลบ 1 หรือไม่


9

ฉันเคยรู้จัก "องศาอิสระ" ในฐานะซึ่งคุณมีโมเดลเชิงเส้น\ mathbf {y} = \ mathbf {X} \ boldsymbol {\ beta} + \ boldsymbol {\ epsilon} พร้อม\ mathbf {y } \ in \ mathbb {R} ^ n , \ mathbf {X} \ in M_ {n \ times p} (\ mathbb {R})เมทริกซ์การออกแบบพร้อมอันดับr , \ boldsymbol {\ beta} \ in \ mathbb { R} ^ p , \ boldsymbol {\ epsilon} \ in \ mathbb {R} ^ nด้วย\ boldsymbol {\ epsilon} \ sim \ mathcal {N} (\ mathbf {0}, \ sigma ^ 2 \ mathbf {I} _n) , \ Sigma ^ 2> 0n−r

y=Xβ+ϵ
y∈RnX∈Mn×p(R)rβ∈Rpϵ∈Rnϵ∼N(0,σ2In)σ2>0

จากสิ่งที่ผมจำได้จากสถิติประถมศึกษา (เช่นรุ่นก่อนเชิงเส้นที่มีพีชคณิตเชิงเส้น) องศาอิสระสำหรับการจับคู่-คู่t -test คือจำนวนของความแตกต่างลบ11ดังนั้นสิ่งนี้จะนำมาซึ่งXมีอันดับ 1 บางที ถูกต้องหรือไม่ ถ้าไม่ทำไมn−1องศาความเป็นอิสระสำหรับคู่ทดสอบt -test?

เพื่อให้เข้าใจบริบทสมมติว่าฉันมีโมเดลเอฟเฟ็กต์แบบผสม

yijk=μi+ some random effects+eijk
โดยที่i=1,2 , j=1,…,8และk=1,2 2 ไม่มีอะไรพิเศษเกี่ยวกับการเป็นμiอื่น ๆ มากกว่าว่ามันเป็นผลคงที่และeijk∼iidN(0,σe2)2_e) ฉันสมมติว่าเอฟเฟกต์แบบสุ่มนั้นไม่เกี่ยวข้องกับปัญหานี้เนื่องจากเราสนใจเฉพาะผลกระทบคงที่ในกรณีนี้

ผมอยากจะให้ช่วงความเชื่อมั่นสำหรับμ1−μ2\

ฉันได้แสดงให้เห็นแล้วว่าd¯⋅=18∑djเป็นตัวประมาณของμ1−μ2โดยที่dj=y¯1j⋅−y¯2j⋅ , y¯1j⋅=12∑ky1jkและy¯21⋅ถูกกำหนดในทำนองเดียวกัน ประมาณการจุดd¯⋅ได้รับการคำนวณ

ฉันได้แสดงให้เห็นแล้วว่า

sd2=∑j(dj−d¯⋅)28−1
เป็นตัวประมาณค่าความแปรปรวนของdjและ จึง
sd28
เป็นข้อผิดพลาดมาตรฐานของd¯⋅cdot} สิ่งนี้ได้รับการคำนวณ

ตอนนี้ส่วนสุดท้ายคือการหาองศาอิสระ สำหรับขั้นตอนนี้ฉันมักจะพยายามที่จะหาเมทริกซ์ออกแบบ - ซึ่งเห็นได้ชัดว่ามีการจัดอันดับที่ 2 - แต่ฉันมีวิธีการแก้ปัญหานี้และมันบอกว่าองศาอิสระเป็น8-18−1

ในบริบทของการหาตำแหน่งของเมทริกซ์ออกแบบทำไมองศาอิสระ ?8−1

แก้ไขเพื่อเพิ่ม: อาจเป็นประโยชน์ในการสนทนานี้คือวิธีการกำหนดสถิติทดสอบ สมมติว่าฉันมีพารามิเตอร์เวกเตอร์เบต้า} ในกรณีนี้ (นอกเสียจากว่าฉันทำอะไรหายไปหมด) เรากำลังทำการทดสอบสมมุติฐาน โดยที่ . จากนั้นสถิติทดสอบจะได้รับจาก ซึ่งจะถูกทดสอบกับส่วนกลาง -distribution กับβ

β=[μ1μ2]
c′β=0
c′=[1−1]
t=c′β^σ^2c′(X′X)−1c
tn−rองศาอิสระที่เป็นเมทริกซ์การออกแบบข้างต้นและ โดยที่นายก}X
σ^2=y′(I−PX)yn−r
PX=X(X′X)−1X′

คำตอบ:


5

จับคู่คู่ -test กับคู่เป็นจริงเพียงหนึ่งตัวอย่าง -test กับตัวอย่างที่มีขนาดnคุณมีแตกต่างและเหล่านี้จะ IID และกระจายตามปกติ คอลัมน์แรกหลังมีtntnnd1,…,dn

[d1⋮dn]=[d¯⋮d¯]+[d1−d¯⋮d1−d¯]n d.f.1 d.f.(n−1) d.f.
“=''1ระดับของเสรีภาพเนื่องจากข้อ จำกัด เชิงเส้นที่ระบุว่ารายการทั้งหมดมีค่าเท่ากัน สองมีองศาอิสระเพราะข้อ จำกัด เชิงเส้นที่ระบุว่าผลรวมของรายการเป็น0n−10

ดังนั้นทำไมเราถึงมีองศาอิสระที่นี่ไม่มีอะไรเกี่ยวข้องกับตัวแบบเชิงเส้น ? n−1y=Xβ+ϵ
— คลาริเน็ต

1
มันเกี่ยวข้องกับตัวแบบนั้นโดยที่ matrixเป็นคอลัมน์ s และเป็นเมทริกซ์ซึ่งมีเพียงรายการเดียวคือความแตกต่างระหว่างประชากรสองคน X1β1×1
— Michael Hardy

2
Aha! ดังนั้นเวกเตอร์ของคุณน่าจะเป็นเวกเตอร์ของ s ใช่ไหม? ขอบคุณมาก! ฉันไม่อยากจะเชื่อเลยว่ามันยากที่จะหาคำตอบในเรื่องนี้! ydi
— คลาริเน็ต

ใช่. มันคือเวกเตอร์ของความแตกต่างที่สังเกตได้ในจับคู่คู่กัน n
— Michael Hardy

2

ขอบคุณMichael Hardyเป็นอย่างมากที่ตอบคำถามของฉัน

ความคิดอย่างนี้ปล่อยให้ และmu_2] จากนั้นแบบจำลองเชิงเส้นของเราคือ โดยที่คือ -vector ของทุกคนและ แน่นอนมีอันดับดังนั้นเราจึงมีองศาอิสระ .

y=[d1⋮dn]
β=[μ1−μ2]
y=1n×1β+ϵ
1n×1n
ϵ=[ϵ1⋮ϵn]∼N(0,σ2In).
X=1n×11n−1

เรารู้ได้อย่างไรชุดเท่ากับ ? จำได้ว่า และเมื่อมองเห็นได้ง่ายสำหรับทุกคน . จากเรามันชัดเจนว่าควรเป็นอะไร นี้เป็นเพราะ β[μ1−μ2]

E[y]=Xβ
E[dj]=μ1−μ2jXβ
E[y]=E[[d1⋮dn]]=[E[d1]⋮E[dn]]=[μ1−μ2⋮μ1−μ2]=Xβ=1n×1β=[1⋮1]β
ดังนั้นควรจะเป็นเมทริกซ์กับmu_2]β1×1β=[μ1−μ2]

ชุด[1] จากนั้นการทดสอบสมมติฐานของเราคือ สถิติการทดสอบของเราจึงเป็น เรามี หลังจากทำงานบางอย่างมันจะแสดงให้เห็นว่า นอกจากนี้ยังสามารถแสดงให้เห็นว่าc′=[1]

H0:c′β=0.
c′β^σ^2c′(X′X)−1c.
σ^2=y′(I−PX)yn−r(X).
PX=P1n×1=1n×1(1n)1′.
I−PXมีความสมมาตรและ idempotent ดังนั้น และ
σ^2=y′(I−PX)yn−r(X)=y′(I−PX)′(I−PX)yn−r(X)=‖(I−PX)y‖2n−r(X)=‖[I−1n×1(1n)1′]y‖2n−1=‖[d1⋮dn]−[d¯⋅⋮d¯⋅]‖2n−1=∑i=1n(di−d¯⋅)2n−1=sd2
X′X=1n×1′1n×1=n
ซึ่งเห็นได้ชัดว่า ผกผันจึงให้สถิติการทดสอบ ซึ่งจะได้รับการทดสอบใน distribution ส่วนกลางด้วยองศาของ อิสระตามที่ต้องการ1/n
μ^1−μ^2sd2/n
tn−1
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.