异方差性的检验

如题所述

在伍德里奇的《计量经济学导论:现代方法》第8章中,我们通过实例探讨了如何利用HPRICE1数据来检测一个住房价格方程中的异方差性。让我们跟随案例8.4的脚步,通过残差图和几种关键的统计检验来揭示这一问题。


1. 残差图分析


异方差性的初步迹象可通过残差图展现。首先,绘制(1)残差与预测值的散点图,观察残差是否均匀分布,是否呈现明显的模式。其次,(2)观察残差与单个解释变量的关系,如果残差大小随该变量值的增加或减少而变化,可能暗示异方差性存在。


2. BP检验:线性形式的检验


我们假设回归模型的同方差性,即(3)期望值u与解释变量无关。原假设可表达为:u与自变量x无函数关系。BP检验通过假设一个线性函数来挑战这个假设,如(4)。F统计量和LM统计量可用于检验整体显著性,案例中F统计量为5.34(p值0.002),(5)显示异方差性存在。


利用statsmodels

为了方便,我们可以利用statsmodels库的het_breuschpagan函数,例如(6),得到的结果证实了异方差性。


3. 怀特检验:非线性形式的扩展


BP检验假设方差与解释变量的线性关系可能不准确。怀特检验通过加入二次项来增强检验,如(7)。案例中的F统计量为5.39(接近0的p值),(8)显示模型存在异方差性,超越了BP检验的假设。


statsmodels中的het_white

利用het_white函数,我们得到类似的检验结果,进一步确认了异方差性。


4. Goldfeld-Quandt 检验:分组检验的智慧


Goldfeld-Quandt方法通过分段处理数据,将样本分为两个子群,(9)。通过比较两个子群的残差平方和,我们可以构建一个统计量来衡量异方差性。手动编写的函数与statsmodels的het_goldfeldquandt函数(10)输出的检验结果一致,显示模型存在异方差性。


通过这些检验,我们确认了住房价格方程中存在异方差性,这提示我们需要考虑异方差性修正,以提高模型的精确性和有效性。

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