高計及stata應用陳強版第5章_大樣本OLS

5.1 為何需要大樣本理論

(1)小樣本理論假設過強识补。如小樣本的嚴格外生性假定要求解釋變量與所有的擾動項正交传货,大樣本只要求解釋變量與當期的擾動項不相關即可
(2)在大樣本下,必須要求統(tǒng)計量的精確分布楷怒,大樣本只需研究精確分布
(3)大樣本理論要求樣本量在n≥30葫盼,越多越好

5.2 隨機收斂

  1. 依概率收斂convergence in probability
    \lim_{n\to +\infty}\mathtt{P}(||\mathtt{X}_n-\mathtt{X}||>\varepsilon)=0x_n\stackrel{p}\longrightarrow a含義:\mathtt{X}_n\mathtt{X}之差趨于0
  2. 確定性收斂almost sure convergence:
    \mathtt{p}(\lim_{n\to+\infty}\mathtt{X}_n=\mathtt{X})=1含義:Almost sure的意思是残腌,當n趨向于無窮,\mathtt{X}_n收斂到\mathtt{X}的概率為1
    備注:確定性收斂可以推導出依概率收斂
  3. 依均方收斂convergence in L(k) norm (k=2即均方收斂):
  • 如果\lim_{n\to +\infty}\mathbb{E}(\mathtt{X}_n)=a贫导,并且\lim_{n\to +\infty}\mathtt{Var}(\mathtt{X}_n)=0,即期望趨于穩(wěn)定抛猫,方差趨于0,則稱隨機序列\mathtt{X}_n依均方收斂于常數(shù)a孩灯;
  • 如果把a換成其他隨機序列闺金,記為\lim_{n\to +\infty}\mathbb{E}(|\mathtt{X}_n-\mathtt{X}|^2)=0,表示兩個隨機變量的距離隨著n趨向于無窮而變?yōu)?峰档。均方收斂可以推出依概率收斂
  1. 依分布收斂convergence in distribution (D):
    已知\mathtt{F}_n(x)是隨機序列\mathtt{X}_n的累積分布函數(shù)败匹,\mathtt{F}(x)是隨機變量\mathtt{X}的累積分布函數(shù),如果對于任意實數(shù)x讥巡,都有\lim_{n\to +\infty}\mathtt{F}_n(x)=\mathtt{F}(x)掀亩,則稱:隨機序列\mathtt{X}_n依分布收斂于隨機變量\mathtt{X},記為:
    x_n\stackrelbj3lxtv\longrightarrow x

5.3 大數(shù)定律和中心極限定理

  1. 弱大數(shù)定律
    假定\mathtt{x_n}為獨立同分布的隨機序列欢顷,且\mathbb{E}(x_n)=\mu槽棍,\mathtt{Var}(x_n)=\sigma^2,則樣本均值\bar x=\frac{1}{n}\sum_{i=1}^nx_i\stackrel{p}\longrightarrow\mu
    含義:樣本無限大時,樣本均值趨近于總體均值
  2. 中心極限定理
    含義:中心極限定理指的是給定一個任意分布的總體吱涉。我每次從這些總體中隨機抽取 n 個抽樣刹泄,一共抽 m 次外里。 然后把這 m 組抽樣分別求出平均值怎爵,這些平均值的分布接近正態(tài)分布
  • 一維情況:
    \sqrt{n} (\bar x -\mu)\stackrelbtjbhhr\longrightarrow N(0,\sigma^2)
    {\frac{\bar x_n-\mu}{\sqrt\frac{\sigma^2}{n}}}\stackrelf1nff3x\longrightarrow N(0,1)
  • 多維情況:
    \sqrt{n} (\overline{\textbf{x}} -\textbf\mu)\stackrel1rj3npv\longrightarrow N(0,\Sigma)

5.4 統(tǒng)計量的大樣本性質(zhì)

  1. 均方誤差
  • 抽樣誤差:sampling error= (\hat\beta-\beta)
  • 以估計量\hat\beta來估計參數(shù)\beta,則其“均方誤差”(Mean Squared Error盅蝗,簡記為MSE)為MES(\hat\beta)=\mathbb{E}[(\hat\beta-\beta)^2]
  1. 一致估計量
    定義:如果p\lim_{n\to +\infty}\hat\beta_n=\beta,則稱估計量\hat\beta_n是參數(shù)\beta的一致估計量
    含義:當樣本容量足夠大的時候鳖链,\hat\beta_n依概率收斂到參數(shù)\beta,在大樣本估計中,一致性比無偏性更重要
  2. 漸近正太分布和漸近方差
  3. 漸近有效

5.5漸進分布的推導

5.6隨機過程的性質(zhì)

  1. 平穩(wěn)過程:統(tǒng)計特性不隨時間的推移而變化的隨機過程
  2. 嚴格平穩(wěn)過程(strictly stationary process)指:對任意m個時期的時間集合\left\{t_1,t_2,...t_m \right\}芙委,隨機向量\left\{x_{t_1},x_{t_2},...x_{t_m} \right\}的聯(lián)合分布等于隨機向量\left\{x_{t_1+k},x_{t_2+k},...x_{t_m+k} \right\}的聯(lián)合分布逞敷,其中k為任意整數(shù)。
    含義:將\left\{x_{t_1},x_{t_2},...x_{t_m} \right\}中每個變量的下表都前移或后移k期灌侣,其分布不變
  3. 弱平穩(wěn)過程(weakly stationary process)或協(xié)方差平穩(wěn)過程(covariance stationary process)指:弱平穩(wěn)過程的期望和房產(chǎn)均為常數(shù)推捐,特別的,當期望和方差均為常數(shù)0時侧啼,稱為“白噪聲”
  • 白噪聲(AWGN)就是平穩(wěn)過程牛柒,鐃鈸的敲擊聲是非平穩(wěn)的。盡管鐃鈸的敲擊聲基本上是白噪聲痊乾,但是這個噪聲隨著時間變化:在敲擊前是安靜的皮壁,在敲擊后聲音逐漸減弱
  1. 漸近獨立性:舉個例子,今年的通脹率顯然與去年的通脹率相關哪审,不會相互獨立蛾魄,但是今年的通脹率和100年以前的通脹率可以看做近似獨立的,則成為“漸近獨立”湿滓,記為:
    \lim_{n\to +\infty}\left[\mathbb{E}(x_tx_{t+n})-\mathbb{E}(x_t) \mathbb{E}(x_{t+n}) \right]=0
    直觀來看:漸近獨立意味著只要兩個隨機變量距離足夠遠滴须,就可以近似認為他們是獨立的

  2. 如果隨機過程x_n(i=1,2,...)滿足\mathbb{E}(x_i|x_{i-1},x_{i-2},...x_1)=x_{i-1},其中(i≥2)則稱隨機過x_n(i=1,2,...)為“鞍”
    理解:資本市場有效理論認為,所有關于未來價格的已知信息已經(jīng)反映在了當期價格上叽奥,故有\mathbb{E}(p_{t+1}|p_t,p_{t1},...p_1)=p_t(i≥2),因此嘗試預測價格的未來走勢是徒勞的描馅,但是如果信息不對稱,則這個結(jié)論不一定正確

  3. 若隨機過程x_n(i=1,2,...)滿足\mathbb{E}(x_i|x_{i-1},x_{i-2},...x_1)=0,其中(i≥2)則稱隨機過程x_n(i=1,2,...)為“鞍差分序列”而线,這意味著x_i的均值獨立于它所有過去的值

  4. 鞍差分序列的中心極限定理(central limit theorem for ergodic stationary MDS):假設g_i(i=1,2,...)為漸近獨立的平穩(wěn)鞍差分隨機向量過程铭污,且其協(xié)方差矩陣為Cov(g_i)=\mathbb{E}(g_ig_i^t)=\Sigma,記\overline g\equiv\frac{1}{n}\Sigma_{i=1}^ng_i,則有:
    \sqrt{n}\overline g\stackrel1ndnl3t\longrightarrow N(0,\Sigma)

5.7 大樣本OLS的假定

(1)線性假定
(2)漸近獨立的平穩(wěn)過程
(3)前定解釋變量:即所有的解釋變量都與同期的擾動項正交,即
\mathbb{E}(x_{ik}\varepsilon_i)=0
(4)秩條件:逆矩陣\left[ \mathbb{E}(x_ix_i')\right]^{-1}存在膀篮,這個條件時為了保證大樣本條件下(\mathtt{X}'\mathtt{X})^{-1}存在
(5)關于鞍差分序列的假定:g_i為鞍差分序列嘹狞,其其協(xié)方差矩陣S\equiv\mathbb{E}(g_ig_i')=\mathbb{E}(\varepsilon_i^2x_ix_i^2)為非退化矩陣

  • 大樣本不要要界定“嚴格外生性”和“正太隨機擾動項”,因此模型更具適用性和穩(wěn)健性

5.8 OLS的大樣本性質(zhì)

5.9 線性假設的大樣本性質(zhì)

5.10 大樣本OLS的stata命令及實例

使用穩(wěn)健標準誤進行回歸的命令:

reg  y x1 x2 x3,robust
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