Модель Тобита
В статистике тобит-модель представляет собой любую модель регрессии , в которой наблюдаемый диапазон зависимой переменной подвергается цензуре . каким-либо образом [1] Этот термин был придуман Артуром Голдбергером в отношении Джеймса Тобина . [2] [а] который разработал модель в 1958 году, чтобы смягчить проблему нулевого завышения данных для наблюдения за расходами домохозяйств на товары длительного пользования . [3] [б] Поскольку метод Тобина можно легко расширить для обработки усеченных и других неслучайно выбранных выборок, [с] некоторые авторы принимают более широкое определение модели тобита, включающее эти случаи. [4]
Идея Тобина заключалась в том, чтобы изменить функцию правдоподобия так, чтобы она отражала неравную вероятность выборки для каждого наблюдения в зависимости от того, упала ли скрытая зависимая переменная выше или ниже определенного порога. [5] Для выборки, которая, как и в исходном случае Тобина, подвергалась цензуре снизу на уровне нуля, вероятность выборки для каждого непредельного наблюдения представляет собой просто высоту соответствующей функции плотности . Для любого предельного наблюдения это кумулятивное распределение, т.е. интеграл ниже нуля от соответствующей функции плотности. Таким образом, функция правдоподобия тобита представляет собой смесь плотностей и кумулятивных функций распределения. [6]
Функция правдоподобия
[ редактировать ]Ниже приведены функции правдоподобия и логарифма правдоподобия для тобита типа I. Это тобит, который подвергается цензуре снизу на когда скрытая переменная . При записи функции правдоподобия мы сначала определяем индикаторную функцию :
Дальше пусть быть стандартной нормальной кумулятивной функцией распределения и быть стандартной нормальной функцией плотности вероятности . Для набора данных с N наблюдениями функция правдоподобия для тобита типа I равна
и логарифмическая вероятность определяется выражением
Репараметризация
[ редактировать ]Логарифмическое правдоподобие, как указано выше, не является глобально вогнутым , что усложняет оценку максимального правдоподобия . Олсен предложил простую репараметризацию и , что приводит к преобразованному логарифмическому правдоподобию,
который является глобально вогнутым с точки зрения преобразованных параметров. [7]
Для усеченной модели (тобит II) Орм показал, что, хотя логарифмическое правдоподобие не является глобально вогнутым, оно является вогнутым в любой стационарной точке при вышеуказанном преобразовании. [8] [9]
Последовательность
[ редактировать ]Если параметр отношения оценивается путем регрессии наблюдаемого на , результирующая оценка регрессии методом наименьших квадратов является противоречивой . Это даст оценку коэффициента наклона, смещенную вниз, и оценку точки пересечения, смещенную вверх. Такеши Амемия (1973) доказал, что оценка максимального правдоподобия, предложенная Тобином для этой модели, является состоятельной. [10]
Интерпретация
[ редактировать ]The коэффициент не следует интерпретировать как влияние на , как и в случае с моделью линейной регрессии ; это распространенная ошибка. Вместо этого его следует интерпретировать как комбинацию (1) изменение из тех, кто превышает лимит, взвешенный по вероятности превышения лимита; и (2) изменение вероятности превышения предела, взвешенное по ожидаемому значению если выше. [11]
Вариации модели тобита
[ редактировать ]Вариации модели тобита могут быть созданы путем изменения места и времени проведения цензуры . Амемия (1985 , стр. 384) классифицирует эти вариации на пять категорий (тип тобита I – тип тобита V), где тип тобита I обозначает первую модель, описанную выше. Шнедлер (2005) предлагает общую формулу для получения согласованных оценок правдоподобия для этих и других вариантов модели тобита. [12]
Тип I
[ редактировать ]Модель тобита является частным случаем цензурированной регрессионной модели , поскольку скрытая переменная не всегда можно наблюдать, пока независимая переменная является наблюдаемым. Распространенным вариантом модели тобита является цензурирование по значению отлично от нуля:
Другой пример — цензура значений выше. .
Еще одна модель получается, когда подвергается цензуре одновременно сверху и снизу.
Остальные модели будут представлены как ограниченные снизу в 0, хотя это можно обобщить, как это сделано для типа I.
Тип II
[ редактировать ]Тобитные модели типа II вводят вторую скрытую переменную. [13]
В тобите типа I скрытая переменная поглощает как процесс участия, так и интересующий результат. Тобит типа II позволяет процессу участия (отбора) и интересующему результату быть независимыми и зависеть от наблюдаемых данных.
Модель выбора Хекмана относится к тобиту типа II, [14] который иногда называют Хекит в честь Джеймса Хекмана . [15]
Тип III
[ редактировать ]Тип III вводит вторую наблюдаемую зависимую переменную.
Модель Хекмана относится к этому типу.
Тип IV
[ редактировать ]Тип IV вводит третью наблюдаемую зависимую переменную и третью скрытую переменную.
Тип V
[ редактировать ]Подобно типу II, в типе V только знак наблюдается.
Непараметрическая версия
[ редактировать ]Если базовая скрытая переменная не имеет нормального распределения, для анализа необходимо использовать квантили вместо моментов. наблюдаемая переменная . Оценщик CLAD Пауэлла предлагает возможный способ добиться этого. [16]
Приложения
[ редактировать ]Например, модели Тобита применялись для оценки факторов, влияющих на получение грантов, включая финансовые трансферты, распределяемые субнациональным органам власти, которые могут подавать заявки на эти гранты. В этих случаях получатели грантов не могут получать отрицательные суммы, и поэтому данные подвергаются левой цензуре. Например, Дальберг и Йоханссон (2002) анализируют выборку из 115 муниципалитетов (42 из которых получили грант). [17] Дюбуа и Фатторе (2011) используют тобит-модель для исследования роли различных факторов в поступлениях средств Европейского Союза с использованием польских субнациональных правительств. [18] Однако данные могут подвергаться цензуре по левому краю на уровне выше нуля, что сопряжено с риском неправильной спецификации. В обоих исследованиях для проверки надежности применяются модели Probit и другие модели. Модели Тобита также применялись при анализе спроса для учета наблюдений с нулевыми расходами на некоторые товары. В аналогичном применении тобит-моделей использовалась система нелинейных моделей тобит-регрессии для совместной оценки системы спроса на бренд с гомоскедастическими, гетероскедастическими и обобщенными гетероскедастическими вариантами. [19]
См. также
[ редактировать ]- Усеченная модель обычных препятствий
- Ограниченная зависимая переменная
- Выпрямитель (нейронные сети)
- Усеченная регрессионная модель
- Модель динамических ненаблюдаемых эффектов § Цензурированная зависимая переменная
- Модель пробита , название «тобит» — это игра слов как в отношении Тобина, их создателя, так и в отношении их сходства с моделями пробита.
Примечания
[ редактировать ]- ^ Когда его спросили, почему ее назвали моделью «тобит», а не моделью Тобина, Джеймс Тобин объяснил, что этот термин был введен Артуром Голдбергером либо как сумочка Тобина от « пробита », либо как отсылка к роману «Мятеж Кейна » . роман друга Тобина Германа Вука , в котором Тобин играет эпизодическую роль «мистера Тобита». Тобин сообщает, что на самом деле спросил Голдбергера, что это такое, но тот отказался ответить. Видеть Шиллер, Роберт Дж. (1999). «Интервью инопланетян: профессор Джеймс Тобин». Эконометрическая теория . 15 (6): 867–900. дои : 10.1017/S0266466699156056 . S2CID 122574727 .
- ^ Почти идентичная модель была независимо предложена Андерсом Хальдом в 1949 году, см. Хальд, А. (1949). «Оценка максимального правдоподобия параметров нормального распределения, усеченного в известной точке». Скандинавский актуарный журнал . 49 (4): 119–134. дои : 10.1080/03461238.1949.10419767 .
- ^ Образец подвергается цензуре в когда наблюдается для всех наблюдений , но истинное значение известно лишь для ограниченного круга наблюдений. Если выборка усечена , оба и наблюдаются только в том случае, если попадает в ограниченный диапазон. Видеть Брин, Ричард (1996). Модели регрессии: цензурированные, выбранные выборки или усеченные данные . Таузенд-Оукс: Сейдж. стр. 2–4. ISBN 0-8039-5710-6 .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хаяси, Фумио (2000). Эконометрика . Принстон: Издательство Принстонского университета. стр. 518–521 . ISBN 0-691-01018-8 .
- ^ Гольдбергер, Артур С. (1964). Эконометрическая теория . Нью-Йорк: Дж. Уайли. стр. 253–55 . ISBN 9780471311010 .
- ^ Тобин, Джеймс (1958). «Оценка взаимосвязей для ограниченно зависимых переменных» (PDF) . Эконометрика . 26 (1): 24–36. дои : 10.2307/1907382 . JSTOR 1907382 .
- ^ Амемия, Такеши (1984). «Модели Тобита: Обзор». Журнал эконометрики . 24 (1–2): 3–61. дои : 10.1016/0304-4076(84)90074-5 .
- ^ Кеннеди, Питер (2003). Руководство по эконометрике (Пятое изд.). Кембридж: MIT Press. стр. 283–284. ISBN 0-262-61183-Х .
- ^ Биренс, Герман Дж. (2004). Введение в математические и статистические основы эконометрики . Издательство Кембриджского университета. п. 207 .
- ^ Олсен, Рэндалл Дж. (1978). «Замечание об уникальности оценки максимального правдоподобия для модели Тобита». Эконометрика . 46 (5): 1211–1215. дои : 10.2307/1911445 . JSTOR 1911445 .
- ^ Орм, Крис (1989). «О уникальности оценки максимального правдоподобия в моделях усеченной регрессии». Эконометрические обзоры . 8 (2): 217–222. дои : 10.1080/07474938908800171 .
- ^ Ивата, Сигеру (1993). «Заметка о множественных корнях вероятности тобитового журнала». Журнал эконометрики . 56 (3): 441–445. дои : 10.1016/0304-4076(93)90129-С .
- ^ Амемия, Такеши (1973). «Регрессионный анализ при нормальном усечении зависимой переменной». Эконометрика . 41 (6): 997–1016. дои : 10.2307/1914031 . JSTOR 1914031 .
- ^ Макдональд, Джон Ф.; Моффит, Роберт А. (1980). «Использование анализа тобита». Обзор экономики и статистики . 62 (2): 318–321. дои : 10.2307/1924766 . JSTOR 1924766 .
- ^ Шнедлер, Венделин (2005). «Оценка правдоподобия для подвергнутых цензуре случайных векторов» (PDF) . Эконометрические обзоры . 24 (2): 195–217. дои : 10.1081/ETC-200067925 . hdl : 10419/127228 . S2CID 55747319 .
- ^ Амемия, Такеши (1985). «Модели Тобита». Продвинутая эконометрика . Кембридж, Массачусетс: Издательство Гарвардского университета. п. 384 . ISBN 0-674-00560-0 . OCLC 11728277 .
- ^ Хекман, Джеймс Дж. (1979). «Смещение выборки как ошибка спецификации». Эконометрика . 47 (1): 153–161. дои : 10.2307/1912352 . ISSN 0012-9682 . JSTOR 1912352 .
- ^ Сигельман, Ли; Цзэн, Ланче (1999). «Анализ подвергнутых цензуре и выборочных данных с помощью моделей Тобита и Хекита». Политический анализ . 8 (2): 167–182. doi : 10.1093/oxfordjournals.pan.a029811 . ISSN 1047-1987 . JSTOR 25791605 .
- ^ Пауэлл, Джеймс Л. (1 июля 1984 г.). «Оценка наименьших абсолютных отклонений для модели цензурированной регрессии». Журнал эконометрики . 25 (3): 303–325. CiteSeerX 10.1.1.461.4302 . дои : 10.1016/0304-4076(84)90004-6 .
- ^ Дальберг, Мац; Йоханссон, Ева (1 марта 2002 г.). «О покупательной способности действующих правительств». Американский обзор политической науки . 96 (1): 27–40. CiteSeerX 10.1.1.198.4112 . дои : 10.1017/S0003055402004215 . ISSN 1537-5943 . S2CID 12718473 .
- ^ Дюбуа, Ганс Ф.В.; Фатторе, Джованни (01 июля 2011 г.). «Распределение государственных средств посредством оценки проекта». Региональные и федеральные исследования . 21 (3): 355–374. дои : 10.1080/13597566.2011.578827 . ISSN 1359-7566 . S2CID 154659642 .
- ^ Балтас, Джордж (2001). «Системы спроса на бренды, согласованные с полезностью, с эндогенным категорическим потреблением: принципы и маркетинговые приложения». Науки о принятии решений . 32 (3): 399–422. дои : 10.1111/j.1540-5915.2001.tb00965.x . ISSN 0011-7315 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Амемия, Такеши (1985). «Модели Тобита» . Продвинутая эконометрика . Оксфорд: Бэзил Блэквелл. стр. 360–411. ISBN 0-631-13345-3 .
- Брин, Ричард (1996). «Модель Тобита для цензурированных данных». Модели регрессии: цензурированные, выбранные выборки или усеченные данные . Таузенд-Оукс: Сейдж. стр. 12–33. ISBN 0-8039-5710-6 .
- Гурьеру, Кристиан (2000). «Модель Тобита» . Эконометрика качественных зависимых переменных . Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. стр. 170–207. ISBN 0-521-58985-1 .
- Кинг, Гэри (1989). «Модели с неслучайным выбором» . Объединение политической методологии: теория подобия статистического вывода . Издательство Кембриджского университета. стр. 208–230. ISBN 0-521-36697-6 .
- Маддала, GS (1983). «Цензурированные и усеченные модели регрессии». Ограниченно-зависимые и качественные переменные в эконометрике . Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. стр. 149–196 . ISBN 0-521-24143-Х .