混合モデル:ヘンダーソンの混合モデル方程式を導出する方法は?


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Hendersonは、最良の線形不偏予測子(BLUP)のコンテキストで、混合モデル方程式を指定しました(Henderson(1950):Estimation of Genetic Parameters。Annals of Mathematical Statistics、21、309-310を参照)。次の混合効果モデルを想定します。

y=Xβ+Zu+e

ここで、、ベクトルnは観察の確率変数であるのベクトルであり固定効果、および既知の行列であり、及びのベクトル再およびようにランダム効果とおよびyβpXZueqnE(u)=0E(e)=0

Var[ue]=[G00R]σ2

ここで、とは既知の正定行列であり、は正の定数です。GRσ2

ヘンダーソン(1950)によれば、BLUPはの推定値の及びの方程式の以下の系の解として定義されます。β^βu^u

X′R−1Xβ^+X′R−1Zu^=X′R−1y

Z′R−1Xβ^+(Z′R−1Z+G−1)u^=Z′R−1y

(また見なさい:Robinson(1991):そのBLUPは良いことである:変量効果の推定(議論付き)。StatisticalScience、6:15–51)。

私はこの解決策の派生を見つけていませんが、彼が次のようにそれに取り組んだと仮定します。

(y−Xβ−Zu)′V−1(y−Xβ−Zu)

ここで、です。したがって、ソリューションはしたがってV=R+ZGZ′

X′V−1Xβ^+X′V−1Zu^=X′V−1y

Z′V−1Xβ^+Z′V−1Zu^=Z′V−1y。

我々はまた、知っている。V−1=R−1−R−1Z(G−1+Z′R−1Z)Z′R−1

しかし、混合モデル方程式にたどり着くにはどうすればよいでしょうか。

回答:


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1つのアプローチは、対数尤度を形成し、ランダム効果に関してこれを区別し、これをゼロに設定してから繰り返しますが、固定効果に関して区別します。uβ

通常の正規性の仮定では、次のようになります。

y|u∼N(Xβ+Zu,R)u∼N(0,G)
ここで、は応答ベクトル、とは変量効果と固定効果係数ベクトルとは、それぞれ固定効果と変量効果のモデル行列です。対数尤度は次のようになります。yuβXZ

−2log⁡L(β,θ,u)=log⁡|R|+(y−Xβ−Zu)′R−1(y−Xβ−Zu)+log⁡|G|+u′G−1u
変量効果と固定効果を: これらの両方をゼロに設定した後、いくつかのマイナーな再整理すると、ヘンダーソンの混合モデル方程式が得られます。
∂log⁡L∂u=Z′R−1(y−Xβ−Zu)−G−1u∂log⁡L∂β=X′R−1(y−Xβ−Zu)

Z′R−1y=Z′R−1Xβ+u(Z′R−1Z+G−1)X′R−1y=X′R−1Xβ+uX′R−1Z


ありがとう!完全に理にかなっています。ただフォローアップの質問です。我々は両方の正常仮定ので、U及びEは、我々は、関節の密度を用いて、対数尤度を形成することができ、UおよびEを。この結合密度内に、GとRが対角線上にある分散共分散行列があります。ここで、Hが3番目のレベルの変量効果の分散共分散行列である3 レベルのモデルを仮定すると、対角線上にG、R、およびHがありますか?乾杯
— DomB

どういたしまして。このフォローアップを新しい質問として投稿してください。この質問へのリンクが含まれている可能性があります。
— Robert Long

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