伍德里奇《计量经济学导论》(第4版)笔记和课后习题详解(2-8章)

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使用普通最小二乘法,此时最小化的残差平方和为

2

1

1n

ii

iyx



利用一元微积分可以证明,

1

必须满足一阶条件



1

10n

iii

ixyx



从而解出

1

为: 1

1

2

1n

ii

i

n

i

ixy

x



当且仅当0x时,这两个估计值才是相同的。

2.2 课后习题详解

一、习题

1.在简单线性回归模型

01yxu

中,假定

0Eu。令

0Eu

,证明:这个模型总可以改写为另一

种形式:斜率与原来相同,但截距和误差有所不同,并且新的误差期望值为零。

证明:在方程右边加上

0Eu

,则

0010yxu



令新的误差项为

0eu

,因此

0Ee。

新的截距项为

00

,斜率不变为

1。

2.下表包含了8个学生的ACT分数和GPA(平均成绩)。平均成绩以四分制计算,且保留一位小数。

student GPA ACT

1 2.8 21

2 3.4 24 3 3.0 26

4 3.5 27

5 3.6 29

6 3.0 25

7 2.7 25

8 3.7 30

(Ⅰ)利用OLS估计GPA和ACT的关系;也就是说,求出如下方程中的截距和斜率估计值

01ˆˆ

GPAACT

^

评价这个关系的方向。这里的截距有没有一个有用的解释?请说明。如果ACT分数提高5分,预期GPA会

提高多少?

(Ⅱ)计算每次观测的拟合值和残差,并验证残差和(近似)为零。

(Ⅲ)当20ACT时,GPA的预测值为多少?

(Ⅳ)对这8个学生来说,GPA的变异中,有多少能由ACT解释?试说明。

答:(Ⅰ)变量的均值为:

3.2125GPA,

25.875ACT。



15.8125n

ii

iGPAGPAACTACT



根据公式2.19可得:

5.8125/56.8750.1022

。

根据公式2.17可知:

3.21250.102225.8750.5681

。

因此

0.56810.1022GPAACT^

。此处截距没有一个很好的解释,因为对样本而言,ACT并不接近0。如果ACT

分数提高5分,预期GPA会提高0.1022×5=0.511。

(Ⅱ)每次观测的拟合值和残差表如表2-3所示: 表2-3

i GPA

GPA^

ˆ

u

1 2.8 2.7143 0.0857

2 3.4 3.0209 0.3791

3 3.0 3.2253 -0.2253

4 3.5 3.3275 0.1725

5 3.6 3.5319 0.0681

6 3.0 3.1231 -0.1231

7 2.7 3.1231 -0.4231

8 3.7 3.6341 0.0659

根据表可知,残差和为-0.002,忽略固有的舍入误差,残差和近似为零。

(Ⅲ)当20ACT,则

0.56810.1022202.61GPA^

(Ⅳ)残差平方和为:2

0.4347n

i

iu



,而2

11.0288n

i

iyy



,则判定系数为:

2

1SSR/SST10.4377/1.02880.577R

GPA的变异中,有57.7%能由ACT解释。

3.令

kids表示一名妇女生过的孩子数目,

educ表示该妇女接受过教育的年数。生育率对受教育年数的简单

回归模型为

01kidseducu



其中,

u是无法观测到的误差。

(Ⅰ)

u中包含什么样的因素?它们可能与受教育程度相关吗?

(Ⅱ)简单回归分析能够揭示教育对生育率在其他条件不变下的影响吗?请解释。

答:(Ⅰ)收入、年龄和家庭背景(如兄弟姐妹的数量)都可能包含在误差项中。它们可能是与受教育程度

相关的:收入和受教育程度是呈正相关的;年龄与受教育程度是呈负相关的;兄弟姐妹的数量与受教育程度是负

相关的。

(Ⅱ)假定(Ⅰ)中所列举的因素固定不变,即以误差项的形式呈现在回归方程中,但是误差项与解释变量

是相关的,因此

0Eueduc,经典假定被推翻,因此简单回归分析不能解释教育对生育率在其他条件不变下的

影响。

4.假设你对估计花在SAT备考课程上的小时数(

hours)对SAT总分(sat)的影响感兴趣。

总体是某一年内所有计划上大学的中学高年级学生。

(Ⅰ)假设你有权进行一项控制实验。请说明为了估计

hours对sat的引致效应,你将如何构建实验。

(Ⅱ)考虑一个更加实际的情形,即由学生选择在备考课程上花多少时间,而你只能随机地从总体中抽出sat

hours的样本。将总体模型写作如下形式:

01sathoursu



其中,与通常带截距的模型一样,我们可以假设

0Eu。列举出至少两个

u中包含的因素。这些因素与

hours

可能呈正相关还是负相关?

(Ⅲ)在(Ⅱ)的方程中,如果备考课程有效,那么

1的符号应该是什么?

(Ⅳ)在(Ⅱ)的方程中,

0该如何解释?

答:(Ⅰ)构建实验时,首先随机分配准备课程的小时数,以保证准备课程的时间与其他影响SAT的因素是

独立的。然后收集实验中每个学生SAT的数据,建立样本

1 ,:,,

iisathourin

,

n表示试验中所包括的学

生的数量。根据方程2.7,应该尝试采用尽可能多的有差异的“小时数”。

(Ⅱ)误差项还可能包含以下三个因素:天赋能力、家庭收入以及考试当天的健康状况。如果学生拥有天赋

能力,那么他们不需要为考试花费太多时间,能力与时间是负相关的。家庭收入与学习时间呈正相关关系,因为

家庭收入越高,就能负担去越多的课时费用。排除慢性的健康问题,考试当天的健康状况与为准备考试花费的时

间是无关的。

(Ⅲ)如果备考课程有效,

1的符号应该为正,在其他因素相同的情况下,备考时间越多,sat越高。

(Ⅳ)截距有一个有用的解释:因为

0EU,

0表示备考时间为0时学生获得的平均sat总分。

5.考虑储蓄函数

01savincu



uince

其中,

e是一个随机变量,且有

0Ee和

2

Var

ee

,假设

e独立于inc。

(Ⅰ)证明:若

|0Euinc,则满足零条件均值的关键假设(假定SLR.4)。[提示:若

e独立于inc,则



|EuincEe]

(Ⅱ)证明:若

2

Var|

euincinc

,则不满足同方差假定SLR.5。特别地,

sav的方差随着inc而增加。[提

示:若

e和inc独立,则

Var|Vareince。]

(Ⅲ)讨论支持储蓄方差随着家庭收入递增的证据。

证明:(Ⅰ)计算inc

的条件期望值时,

inc变为一个常数,因此



|0EuincEinceincincEeinc。

(Ⅱ)inc的方差为:

2

2

Var|VarVar

euincinceincinceincinc

。

(Ⅲ)低收入家庭支出的灵活性较低,因为低收入家庭必须首先支付衣食住行等必需品。而高收入家庭具有

较高的灵活性,部分选择更多的消费,而另一部分家庭选择更多的储蓄。这种较高的灵活性暗示高收入家庭中储

蓄的变动幅度更大。

6.令

和

分别为OLS

截距和斜率估计量,并令

u为误差(不是残差)的样本均值。

(Ⅰ)证明:

可写成

11

1ˆn

ii

iwu



,其中

/SST

iiiwd

iidxx。

(Ⅱ)利用(Ⅰ)及

10n

i

iw



,证明:

u无关。[提示:要求你证明

11ˆ

0Eu

]

(Ⅲ)证明

可写成

0011ˆˆ

ux

。

(Ⅳ)利用(Ⅱ)和(Ⅲ)证明:2

22

VarSST

xnx

//。

(Ⅴ)(Ⅳ)中的表达式能简化成方程(2.58)吗?[提示:2

12

1SST/n

xi

innxx



。]

证明:(Ⅰ)该理论推导与公式2.52的推导本质上是一样的,区别只是将

/SST

iiiwd带到求和的里面。