क्यों एक मिलान जोड़े के लिए स्वतंत्रता की डिग्री है


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मुझे "स्वतंत्रता की डिग्री" के रूप में जानने की आदत है n−rहै, जहां आप रेखीय मॉडल है के साथ , \ mathbf { X} \ में M_ {n \ टाइम्स p} (\ mathbb {R}) रैंक r , \ boldsymbol {\ Beta} \ in \ mathbb {R} ^ p , \ boldsymbol {\ _psilon } \ _ के साथ डिजाइन मैट्रिक्स mathbb {R} ^ n with \ boldsymbol {\ epsilon} \ sim \ mathcal {N} (\ mathbf {0}, \ sigma ^ 2 \ mathbf {I} _n) , \ sigma ^ 2> 0 ।

y=Xβ+ϵ
y∈RnX∈Mn×p(R)rβ∈Rpϵ∈Rnϵ∼N(0,σ2In)σ2>0

प्राथमिक आंकड़ों (यानी, रैखिक बीजगणित के साथ पूर्व-रेखीय मॉडल) को याद करने से लेकर, मिलान-जोड़े t -est के लिए स्वतंत्रता की डिग्री अंतर माइनस 1 की संख्या है 1। तो यह रैंक होगा X रैंक 1, शायद। क्या ये सही है? यदि नहीं, तो n−1 मिलान-जोड़े t -est के लिए स्वतंत्रता की डिग्री क्यों है ?

संदर्भ को समझने के लिए, मान लें कि मेरे पास मिश्रित-प्रभाव वाला मॉडल है

yijk=μi+ some random effects+eijk
जहां i=1,2 , j=1,…,8 , और k=1,2 । μi अलावा कुछ भी विशेष नहीं है , क्योंकि यह एक निश्चित प्रभाव है, और eijk∼iidN(0,σe2) । मैं मान रहा हूं कि यादृच्छिक प्रभाव इस समस्या के लिए अप्रासंगिक हैं, क्योंकि हम केवल इस मामले में निश्चित प्रभावों की परवाह करते हैं।

मैं \ mu_1 - \ mu_2 के लिए एक विश्वास अंतराल प्रदान करना चाहूंगा μ1−μ2।

मैंने पहले ही दिखाया है कि \ बार {d} _ \ _ cdot = \ dfrac {1} {8} \ sum d_j \ _ mu_1 - \ mu_2d¯⋅=18∑dj का एक निष्पक्ष अनुमानक है , जहां d_j = \ bar \ "y} _ {1j \ cdot} - {बार {y} _ {2j \ cdot} , \ bar {y} _ {1j \ _ cdot} = = \ dfrac {1} {2} \ sum_ {k} y_ {1jk} , और \ bar {y} _ {21 \ cdot} को इसी तरह परिभाषित किया गया है। बिंदु अनुमान \ पट्टी {d} _ {\ cdot} की गणना की गई है।μ1−μ2dj=y¯1j⋅−y¯2j⋅y¯1j⋅=12∑ky1jky¯21⋅d¯⋅

मैंने पहले ही दिखाया है कि s ^ 2_d = \ dfrac {\ _ sum_ {j} (d_j - \ bar {d} _ {\ _ cdot}) ^ 2} {8-1} d_j

sd2=∑j(dj−d¯⋅)28−1
के विचरण का एक निष्पक्ष अनुमानक है , और इस प्रकार, \ sqrt {\ dfrac {s ^ 2_d} {8}} \ bar {d} _ {\ _ cdot} की मानक त्रुटि है । यह गणना की गई है।dj
sd28
d¯⋅

अब आखिरी हिस्सा स्वतंत्रता की डिग्री का पता लगा रहा है। इस चरण के लिए, मैं आमतौर पर डिज़ाइन मैट्रिक्स खोजने की कोशिश करता हूं - जिसमें स्पष्ट रूप से रैंक 2 है - लेकिन मेरे पास इस समस्या का समाधान है, और यह कहता है कि स्वतंत्रता की डिग्री ।8−1

डिजाइन मैट्रिक्स की रैंक खोजने के संदर्भ में, स्वतंत्रता की डिग्री क्यों हैं ?8−1

जोड़ने के लिए संपादित: शायद इस चर्चा में सहायक है कि परीक्षण आँकड़ा कैसे परिभाषित किया जाता है। मान लीजिए कि मेरे पास एक पैरामीटर वेक्टर । इस स्थिति में, (जब तक मैं पूरी तरह से कुछ याद नहीं कर रहा हूं)। हम अनिवार्य रूप से परिकल्पना परीक्षण जहां । फिर, परीक्षण आँकड़ा जिसे साथ केंद्रीय distribution के खिलाफ परीक्षण किया जाएगा।β

β=[μ1μ2]
c′β=0
c′=[1−1]
t=c′β^σ^2c′(X′X)−1c
tn−rस्वतंत्रता की डिग्री, जहां ऊपर के रूप में डिजाइन मैट्रिक्स है, और जहां ।X
σ^2=y′(I−PX)yn−r
PX=X(X′X)−1X′

जवाबों:


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मिलान किया-जोड़े के के साथ टेस्ट जोड़े वास्तव में सिर्फ एक नमूना है आकार का एक नमूना के साथ टेस्ट । आपके पास मतभेद , और इन आईआईडी और सामान्य रूप से वितरित कर रहे हैं। बाद पहला कॉलम हैtntnnd1,…,dn

[d1⋮dn]=[d¯⋮d¯]+[d1−d¯⋮d1−d¯]n d.f.1 d.f.(n−1) d.f.
“=''1रैखिक बाधा के कारण स्वतंत्रता की डिग्री जो कहती है कि सभी प्रविष्टियां समान हैं; दूसरी में डिग्री की स्वतंत्रता है क्योंकि रैखिक बाधाएं कहती हैं कि प्रविष्टियों का योग ।n−10

तो, दूसरे शब्दों में, हमारे पास आज़ादी के डिग्री होने का कारण इसका रैखिक मॉडल ? n−1y=Xβ+ϵ
— शहनाई

1
इसका उस मॉडल के साथ क्या करना है, जहां मैट्रिक्स s और का एक स्तंभ है, एक मैट्रिक्स है, जिसकी केवल प्रविष्टि दो जनसंख्या साधनों के बीच का अंतर है। X1β1×1
— माइकल हार्डी

2
अहा! तो आपका वेक्टर s का वेक्टर होगा , सही? आपका बहुत बहुत धन्यवाद! मैं विश्वास नहीं कर सकता कि इस पर एक उत्तर खोजना कितना कठिन रहा है! ydi
— शहनाई

हाँ। यह मिलान जोड़े में मनाया अंतर के वेक्टर है । n
— माइकल हार्डी

2

मेरे सवाल का जवाब देने के लिए माइकल हार्डी को बहुत-बहुत धन्यवाद ।

विचार यह है: let और । फिर हमारा रैखिक मॉडल तब जहां है सभी लोगों की -vector, और स्पष्ट रूप से का रैंक , इसलिए तब हमारे पास स्वतंत्रता की डिग्री है। ।

y=[d1⋮dn]
β=[μ1−μ2]
y=1n×1β+ϵ
1n×1n
ϵ=[ϵ1⋮ϵn]∼N(0,σ2In).
X=1n×11n−1

हम बराबर सेट करना कैसे जानते हैं ? उस और जैसा कि आसानी से देखा जा सकता है, सभी के लिए । हमारे को देखते हुए , यह स्पष्ट है कि क्या होना चाहिए। यह है क्योंकि β[μ1−μ2]

E[y]=Xβ
E[dj]=μ1−μ2jXβ
E[y]=E[[d1⋮dn]]=[E[d1]⋮E[dn]]=[μ1−μ2⋮μ1−μ2]=Xβ=1n×1β=[1⋮1]β
so होना चाहिए मैट्रिक्स ।β1×1β=[μ1−μ2]

सेट । फिर हमारी परिकल्पना परीक्षण हमारी परीक्षा आँकड़ा इस प्रकार हमारे पास कुछ काम के बाद, यह दिखाया जा सकता है कि यह भी दिखाया जा सकता है किc′=[1]

H0:c′β=0.
c′β^σ^2c′(X′X)−1c.
σ^2=y′(I−PX)yn−r(X).
PX=P1n×1=1n×1(1n)1′.
I−PXसममित और उदासीन है। इसलिए, और
σ^2=y′(I−PX)yn−r(X)=y′(I−PX)′(I−PX)yn−r(X)=‖(I−PX)y‖2n−r(X)=‖[I−1n×1(1n)1′]y‖2n−1=‖[d1⋮dn]−[d¯⋅⋮d¯⋅]‖2n−1=∑i=1n(di−d¯⋅)2n−1=sd2
X′X=1n×1′1n×1=n
जाहिर है उलटा , इस प्रकार एक टेस्ट स्टेटिस्टिक जिसे डिग्री के साथ एक केंद्रीय पर परीक्षण किया जाएगा । इच्छानुसार स्वतंत्रता।1/n
μ^1−μ^2sd2/n
tn−1
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