Mengapa derajat kebebasan untuk pasangan yang cocok


9

Saya terbiasa mengetahui "derajat kebebasan" sebagai n−r , di mana Anda memiliki model linier dengan , matriks desain dengan peringkat , , dengan , .

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

Dari apa yang saya ingat dari statistik dasar (yaitu, model pra-linier dengan aljabar linier), derajat kebebasan untuk pasangan yang cocok -tes adalah jumlah perbedaan minus . Jadi ini akan memerlukan memiliki peringkat 1, mungkin. Apakah ini benar? Jika tidak, mengapa derajat kebebasan untuk berpasangan-the -test?t1Xn−1t

Untuk memahami konteksnya, anggaplah saya memiliki model efek-campuran mana , , dan . Tidak ada yang istimewa tentang selain itu efek tetap, dan . Saya berasumsi bahwa efek acak tidak relevan dengan masalah ini, karena kami hanya peduli dengan efek tetap dalam kasus ini.

yijk=μi+ some random effects+eijk
i=1,2j=1,…,8k=1,2μieijk∼iidN(0,σe2)

Saya ingin memberikan interval kepercayaan untuk .μ1−μ2

Saya telah menunjukkan bahwa adalah penaksir yang tidak bias dari , di mana , , dan didefinisikan dengan cara yang sama. Estimasi titik telah dihitung.μ1-μ2dj= ˉ y 1j⋅- ˉ y 2j⋅ ˉ y 1j⋅=1d¯⋅=18∑djμ1−μ2dj=y¯1j⋅−y¯2j⋅ ˉ y 21⋅ ˉ d ⋅y¯1j⋅=12∑ky1jky¯21⋅d¯⋅

Saya telah menunjukkan bahwa adalah penaksir yang tidak bias dari varian , dan dengan demikian, adalah kesalahan standar dari . Ini telah dihitung. dj√

sd2=∑j(dj−d¯⋅)28−1
dj ˉd⋅
sd28
d¯⋅

Sekarang bagian terakhir adalah mencari tahu derajat kebebasan. Untuk langkah ini, saya biasanya mencoba menemukan matriks desain - yang jelas memiliki peringkat 2 - tetapi saya punya solusi untuk masalah ini, dan dikatakan bahwa derajat kebebasannya .8−1

Dalam konteks menemukan peringkat matriks desain, mengapa derajat kebebasan ?8−1

Diedit untuk menambahkan: Mungkin bermanfaat dalam diskusi ini adalah bagaimana statistik pengujian didefinisikan. Misalkan saya memiliki vektor parameter . Dalam hal ini, (kecuali jika saya kehilangan sesuatu seluruhnya). Kami pada dasarnya melakukan tes hipotesis mana . Kemudian, statistik pengujian diberikan oleh yang akan diuji terhadap distribusi pusat denganβ = [ μ 1 μ 2 ] cβ

β=[μ1μ2]
c ' = [ 1 - 1 ] t= c ' β
c′β=0
c′=[1−1]
t=c′β^σ^2c′(X′X)−1c
n - r X σ 2 = y ' ( I - P X ) ytn−rderajat kebebasan, di mana adalah matriks desain seperti di atas, dan mana .X
σ^2=y′(I−PX)yn−r
PX=X(X′X)−1X′

Jawaban:


5

Berpasangan-yang -test dengan pasang sebenarnya hanya satu-sampel -test dengan sampel berukuran . Anda memiliki perbedaan , dan ini adalah iid dan didistribusikan secara normal. Kolom pertama setelah memilikitntnnd1,…,dn

[d1⋮dn]=[d¯⋮d¯]+[d1−d¯⋮d1−d¯]n d.f.1 d.f.(n−1) d.f.
“=''1tingkat kebebasan karena kendala linear yang mengatakan bahwa semua entri adalah sama; yang kedua memiliki derajat kebebasan karena batasan linear yang mengatakan jumlah entri adalah .n−10

Jadi, dengan kata lain, alasan mengapa kita memiliki derajat kebebasan di sini tidak ada hubungannya dengan model linier ? n−1y=Xβ+ϵ
— Klarinetis

1
Memang ada hubungannya dengan model itu, di mana matriks adalah kolom s dan adalah matriks yang satu-satunya entri adalah perbedaan antara dua mean populasi. X1β1×1
— Michael Hardy

2
Aha! Jadi vektor akan menjadi vektor , benar? Terima kasih banyak! Saya tidak percaya betapa sulitnya menemukan jawaban untuk ini! ydi
— Klarinetis

Iya. Ini adalah vektor perbedaan yang diamati dalam pasangan cocok. n
— Michael Hardy

2

Banyak, banyak terima kasih kepada Michael Hardy untuk menjawab pertanyaan saya.

Idenya adalah ini: mari dan . Kemudian model linier kami adalah mana adalah vektor semua yang ada, dan Jelas memiliki peringkat , jadi kita memiliki kebebasan derajat .

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

Bagaimana kita tahu bahwa mengatur sama dengan ? Ingat bahwa dan karena itu dapat dengan mudah dilihat, untuk semua . Dengan , sudah jelas apa yang seharusnya menjadi . Hal ini karena 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
jadi harus berupa matriks dengan .β1×1β=[μ1−μ2]

Set . Maka uji hipotesis kami adalah Statistik pengujian kami dengan demikian Kami punya Setelah beberapa pekerjaan, dapat ditunjukkan bahwa Juga dapat ditunjukkan bahwac′=[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−PXsimetris dan idempoten. Jadi, dan X′X=1 ′ n × 1 1n×1=n1
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
yang jelas memiliki invers , sehingga memberikan statistik uji yang akan diuji pada distribusi pusat dengan derajat kebebasan yang diinginkan.1/n tn-1
μ^1−μ^2sd2/n
tn−1
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.