2018年6月21日 星期四

Mean Value Theorem and Econometrics

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      就計量經濟學而言我們要推導某些統計量會牽涉到均值定理(Mean Value Theorem)此定理敘述某個平滑函數(Smooth function)的一個區間當中存在某個點使得兩端點間的割線(Secant)斜率等於切線(Tangent)斜率從泰勒展開式的角度來講存在有某個值使得泰勒展開式為正合(Exact)



        在此θ bar位於X_n與θ之間均值定理是從洛爾定理(Rolle's Theorem)推廣而來的後者指的是在兩端點間存在有某個點使得在該點的切線斜率為0計量經濟學的傳統通常是取平均值作為那個 θ bar如果一筆資料大致上對稱(即沒有一端處於太極端的狀態)則平均數大致上可以反映一筆資料整體而言的行為,而且如果θ hat是個一致性統計量則θ hat也會有一致性(註1),這能讓我們消除掉漸近誤差(Approximation error)

應用1--Delta Method

        這就是均值定理在計量經濟學的一個應用要推導某些檢定統計量時這個方法相當實用簡單來講如果存在某個隨機變數的序列(Sequence of random variables)滿足:


其中X_n依機率收斂至θ則對於任何可導函數g隨機變數的函數滿足以下性質


[證明]



應用2--推導三位一體檢定(Trinity Test)

        三位一體檢定前陣子有跟各位介紹過包含有Wald Test, Likelihood Ratio Test (LR)與Lagrange Multiplier Test (LM)其中Wald Test與LM的統計量都是從Delta Method推導而來的(如筆記圖片所示)




應用3--廣義動差法(Generalized Method of Moments)漸近分配

           廣義動差法的漸近分配是常態分配這也可以從均值定理推導而來先前在本篇有跟各位介紹廣義動差法有許多很漂亮的性質其中一個就是確保統計量擁有常態漸近分配推導過程主要會運用到均值定理以及對於廣義動差法的一些假設

          廣義動差法運作方式為


則依據均值定理以及一些代數運算可以推導漸近分配




(註1) 請參考"Continuous Mapping Theorem"

參考資料
[1] Hall, A. "Generalized Method of Moments"
[2] Hansen, B. "Econometrics"

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