周衍琪 劉靜頤 王越
一、前言
回歸模型是統(tǒng)計學中發(fā)展較早、理論豐富深厚且應用性強的統(tǒng)計模型。由于實際解決問題的需要,回歸模型一直是處于不斷的發(fā)展、進步之中,由參數(shù)回歸模型到非參數(shù)回歸模型,上個世紀后期又興起了半?yún)?shù)回歸模型。
參數(shù)回歸模型有形式Yi=f(Xi;β)+εi,i=1,2,...,n,f為已知函數(shù),β為未知的有限維參數(shù),εi為均值為0的隨機誤差。該模型最重要的是f是已知函數(shù),但實際應用中,不能給出一個已知的函數(shù),所以參數(shù)模型在實際中有模型設定的誤差。為了減少模型偏差,、提出非參數(shù)回歸模型:設響應變量Y是隨機變量,協(xié)變量X是隨機變量或非隨機變量。給定隨機樣本xi,yi,1≤i≤n,可建立回歸模型:yi=m(xi)+εi,i=1,2,…n,其中m(.)是未知的回歸函數(shù),εi為隨機誤差。但當協(xié)變量X的維數(shù)增加時,多元非參數(shù)回歸估計的精度下降很快,為了克服這種問題,提出了降維模型--半?yún)?shù)回歸模型。
接下來本文主要討論的是半?yún)?shù)模型中一類很重要的模型--部分線性模型,通過查閱大量文獻資料,研究了各個學者在部分線性模型中所做的工作,接下來本文就以文獻綜述的形式一一闡述,首先介紹該模型是怎么提出的,然后將從統(tǒng)計推斷和大樣本性質這兩個部分闡述各統(tǒng)計學家都做了哪些工作。
二、模型的提出
Engle等(1986)在研究電力與氣候環(huán)境之間的關系時給出了部分線性模型,模型為:
Yi=βT0Xi+g(Ui)+εi,i=1,2,…,n,
其中β0是p維參數(shù)向量,g(.)是未知函數(shù)。模型由兩部分構成:第一部分βT0Xi表示Yi與Xi是線性關系;第二部分g(Ui)表明Yi與Ui是未知的非線性關系。如果使用非參數(shù)回歸來處理,將會失去Yi與Xi線性關系的信息,從而導致估計值存在較大的偏差,如果用參數(shù)回歸來擬合,一般不能有好的估計。
三、部分線性模型的統(tǒng)計推斷及大樣本性質的文獻綜述
(1)國外研究狀況。Robinson(1988)在非參數(shù)分量g(.)取N-W核估計時,構建參數(shù)部分β0的加權最小二乘估計和非參數(shù)g(.)的估計g∧(.),在一些必要的條件下,分析了的漸近正態(tài)性和g∧(.)的收斂速度。同年Speckman(1988)采用參數(shù)化形式Wγ逼近非參數(shù)分量g(.),然后用最小二乘法構造β0的估計,同樣研究了該估計量的漸近性質。還有一些作者使用光滑樣條方法構造了β0和g(.)的估計量。Heckman(1986)在Xi和Ui獨立的情況下研究了β0的懲罰最小二乘估計的相合性和漸近正態(tài)性。 Cuzick(1992)利用漸近估計方程來估計參數(shù),且證明估計量的n相合性。Hamilton和Truong(1997)采用局部線性回歸給出了各未知量估計,證明漸近正態(tài)性。Mammen和van de Geer(1997)應用經(jīng)驗過程理論給出了參數(shù)的懲罰擬似然,并推導漸近性質。Xue等(2004)提出了sieve極大似然估計,證明了參數(shù)估計的強相合性和漸近正態(tài)性,得到了非參數(shù)估計最優(yōu)收斂速度。Ma等(2006)研究了異方差的部分線性回歸模型,構造了未知量相合估計,證明了參數(shù)的估計是半?yún)?shù)有效的且具有漸近正態(tài)性。Dabo-Niang和Guillas(2010)研究了具有自回歸誤差的部分線性模型,構造了未知量估計量,并證明估計量的相合性和漸近正態(tài)性。
Severini和Staniswalis(1994)與H?rdle等(1998)研究了模型的推廣形式:廣義部分線性模型。估計β0和g(.),Severini和Staniswalis(1994)引進了擬似然估計方法,該方法有類似于似然函數(shù)的性質,但僅需指定Y的二階矩而不是完全分布。Boente等(2006)對廣義部分線性模型構造了穩(wěn)健估計量,并證明了參數(shù)估計的n相合性和漸近正態(tài)性。
(2)國內研究狀況。洪圣巖(1991)用最近鄰和最小二乘方法定義了估計量,證明了參數(shù)估計的漸近正態(tài)性,非參數(shù)估計的最優(yōu)收斂速度。Shi(1992)用分段多項式逼近得到了β0 和g(.)的穩(wěn)健M估計和g∧(.),證明了漸近正態(tài)性,得到了和g∧(.)的弱收斂速度。洪圣巖和趙忠柏(1993)用核和最小二乘定義了估計量,證明了參數(shù)分量的漸近正態(tài)性,并得到了非參數(shù)的最優(yōu)收斂速度。柴根象和徐克軍(1999)與錢偉民和柴根象(1999)將小波方法引入,建立了回歸未知量小波估計,證明了好的大樣本性質,并討論了誤差方差的小波估計及其漸近性質。
以上為國內外的專家學者在隨機點列(設計點列Xi,Ui,1≤i≤n是隨機的)下對部分線性模型主要的研究成果,其他的很多研究工作大家可以參考相關文獻。
四、總結
本文按時間順序羅列了對部分線性模型在設計點列為隨機的時候的相關文獻,給出了各文獻研究的主要內容,主要是對模型的參數(shù)部分和非參數(shù)部分運用各種方法進行估計,并驗證了這些估計的一些大樣本性質。(作者單位:云南大學)
參考文獻:
[1] Robinson P M. 1998. Root-n-consistent semiparametric regression. Econometrika,56:931~954
[2] Speckman P.1988. Kernel smoothing in partial linear models. Journal of the Royal Statistical Society, Series B, 50:413~436
[3] Heckman N.1986. Spline smoothing in a partly linear model. Journal of the Royal Statistical Society,Series B, 48:244~248
[4] Cuzick J.1992. Semiparametric additive regression. Journal of the Royal Statistical Society,Series B,54(3):831~843
[5] Hamilton S A,Truong Y K.1997. Local linear estimation in party linear models. Journal of Multivariate Analysis,60:1~19
[6] Mammen E,van de Geer S. 1997. Penalized quasi-likelihood estimation in partial linear models. The Annals of Statisticals,25:1014~1035
[7] Xue H Q, Lam K F, Li G Y.2004. Sieve maximum likelihood estimator for semiparametric regression models with current status data. Journal of the American Statistical Association,99(466):346~356
[8] Ma Y Y,Chiou J M,Wang N.2006. Efficient semiparametric estimator for heteroscedastic partially linear models. Biometrika,93(1):75~84
[9] Dabo-Niang S, Guillas S.2010. Functional semiparametric partially linear model with autoregressive errors. Journal of Multivariate Analysis,101(2):307~315
[10] Severini T A,Staniswalis J G. 1994. Quasilikelihood estimation in semiparametric models. Journal of the American Statistical Association,89:501~511
[11] Boente G, He X M,Zhou J H.2006. Robust estimates in generalized partially linear models. The Annals of Statisticals,34(6):2856~2878
[12] Shi P D.1992. Mstimation for partly Linear Models. Ph D Thesis, Institute of Systems Science, Chinese Academy of Sciences,Beijing,P R China
[13] 洪圣巖.1991.一類半?yún)?shù)回歸模型的估計理論.中國科學,A輯,21(21):1258~1271
[14] 洪圣巖,趙忠柏.1993.偏線性模型的核~-最小二乘估計法的漸近性質.數(shù)學年刊,14A(6):717~731
[15] 柴根象,徐克軍.1999.半?yún)?shù)回歸的線性小波光滑.應用概率統(tǒng)計,15(1):97~105
[16] 錢偉民,柴根象.1999.半?yún)?shù)回歸模型小波估計的強逼近.中國科學,29(3):233~240