一致したペアの自由度がでペアの数から1を引いた理由は何ですか?


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Iは、以下のように"自由度"を知ることに慣れあなたは線形モデル有し、\ mathbf {Y} = \ mathbf {X} \ boldsymbol {\ベータ} + \ boldsymbol {\イプシロン}mathbf {Yを\ } \ in \ mathbb {R} ^ n\ mathbf {X} \ in M_ {n \ times p}(\ mathbb {R})ランクrの設計行列、\ boldsymbol {\ beta} \ in \ mathbb { R} ^ p\ boldsymbol {\ epsilon} \ in \ mathbb {R} ^ n\ boldsymbol {\ epsilon} \ sim \ mathcal {N}(\ mathbf {0}、\ sigma ^ 2 \ mathbf {I} _n)\ sigma ^ 2> 0nr

y=Xβ+ϵ
yRnXMn×p(R)rβRpϵRnϵN(0,σ2In)σ2>0

基本統計(つまり、線形代数を使用した事前線形モデル)で思い出したことから、対応のあるペアのt検定の自由度はt、差の数から1を引いたもの1です。したがって、これはおそらくXがランク1になることを伴います。これは正しいです?そうでない場合、なぜn1は一致ペアt検定の自由度tですか?

コンテキストを理解するために、混合効果モデル

yijk=μi+ some random effects+eijk
があるとしますここで、i=1,2j=1,,8、およびk=1,2\ mu_iには特別なμi効果はありませんが、それは固定効果であり、eijkiidN(0,σe2)です。この場合は固定効果のみを考慮しているため、ランダム効果はこの問題には無関係であると想定しています。

\ mu_1-\ mu_2の信頼区間を提供したいと思いμ1μ2ます。

d¯=18dj\ mu_1-\ mu_2の不偏推定量であることをすでに示しましたμ1μ2。ここで、dj=y¯1jy¯2jy¯1j=12ky1jk、およびy¯21も同様に定義されています。ポイント推定d¯が計算されました。

I既にことが示されている

sd2=j(djd¯)281
の分散の不偏推定量であるdj、及びしたがって、
sd28
\ bar {d} _ {\ cdot}の標準エラーですd¯。これは計算されています。

最後の部分は、自由度を計算することです。このステップでは、通常、ランク2の設計行列を見つけようとしますが、この問題の解決策があり、自由度はます。81

計画行列のランクを見つけることに関して、なぜ自由度はですか?81

追加のために編集:この議論でおそらく役立つのは、検定統計量の定義方法です。パラメータベクトルます。この場合、 (完全に何かが欠けている場合を除きます)。基本的に、仮説検定を実行しています where。次に、検定統計量は は、で中央分布に対してテストされますβ

β=[μ1μ2]
cβ=0
c=[11]
t=cβ^σ^2c(XX)1c
tnrここで、は上記の計画行列であり、 ここで、。X
σ^2=y(IPX)ynr
PX=X(XX)1X

回答:


5

マッチ対と検定対は、実際には1サンプルであるサイズのサンプルと検定。あなたは持っているの違いは、これらはIIDと正規分布しています。 後の最初の列にはtntnnd1,,dn

[d1dn]=[d¯d¯]+[d1d¯d1d¯]n d.f.1 d.f.(n1) d.f.
=''1すべてのエントリが等しいと言う線形制約による自由度。エントリの合計がであるという線形制約のため、2番目の自由度は自由度です。n10

つまり、ここでの自由度がある理由は、線形モデルとは関係ありません?n1y=Xβ+ϵ
クラリネット奏者2016年

1
それはそのモデルと関係があります。ここで、行列は秒の列であり、は行列で、その唯一のエントリは2つの母間の差です。X1β1×1
Michael Hardy、

2
ああ!したがって、ベクトルは sのベクトルになりますよね?どうもありがとうございました!これに対する答えを見つけるのがどれほど難しいか信じられません!ydi
クラリネット奏者2016年

はい。これは、一致したペアで観測された差異のベクトルです。n
Michael Hardy、

2

私の質問に答えてくれたMichael Hardyに感謝します。

考えはこれです:let and。次に、線形モデルは 、ここであるすべてのものの-ベクトル、及び 明らかにランクはなので、自由度はになります。

y=[d1dn]
β=[μ1μ2]
y=1n×1β+ϵ
1n×1n
ϵ=[ϵ1ϵn]N(0,σ2In).
X=1n×11n1

を等しく設定する方法を知るにはどうすればよいですか?リコールその 、それは容易に理解できるように、すべてについて。私たちの考える、それはどのような明白ですでなければなりません。それの訳は β[μ1μ2]

E[y]=Xβ
E[dj]=μ1μ2jXβ
E[y]=E[[d1dn]]=[E[d1]E[dn]]=[μ1μ2μ1μ2]=Xβ=1n×1β=[11]β
soは、行列である必要があります。β1×1β=[μ1μ2]

セット。次に、仮説検定は したがって、検定統計は 我々が持っている いくつかの作業の後、 また、c=[1]

H0:cβ=0.
cβ^σ^2c(XX)1c.
σ^2=y(IPX)ynr(X).
PX=P1n×1=1n×1(1n)1.
IPX対称でべき等です。したがって、 と
σ^2=y(IPX)ynr(X)=y(IPX)(IPX)ynr(X)=(IPX)y2nr(X)=[I1n×1(1n)1]y2n1=[d1dn][d¯d¯]2n1=i=1n(did¯)2n1=sd2
XX=1n×11n×1=n
れる明らか有します逆、したがってテスト統計 を与え、度の中心分布でテストされます自由自在。1/n
μ^1μ^2sd2/n
tn1
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