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本文研究了
h(Y)=XTβ+ε
即对Y作变换后,变成误差同方差的线性回归模型.近年来,国内外许多工作者对这个模型进行了大量的研究,对h是参数和非参数情形用很多方法做了讨论.这个模型在寿命检验等许多实际应用中使用广泛.本文对h是非参数情形试图用一个分段线性函数来逼近它,这样把非参数变成参数问题,从而求参数的极大似然估计.对h是参数情形,则讨论估计的性质.本文分三节.
第一节考虑h是R上光滑且严格单调递增函数,ε的分布完全已知.假设(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn)是来自模型的一个样本,令y(1)=t0<t1<…<tm=y(n)是区间[y(1),y(n)]上的一种分割,记Ij(t)=I[tj-1,tj)(t),1≤j<m-1,Im(t)=I[tm-1,tm](t).b=(b0,b1,…,bm)T=(h(t0),h(t1),…,h(tm))T.hm(t,b)=m∑j=1(bj-bj-1/tj-tj-1t-bjtj-1-bj-1tj/tj-tj-1)Ij(t).其中hm是依次连接点(t0,b0),(t1,b1),…,(tm,bm)的分段线性函数,称b为hm的系数.对数似然函数为lnLn(h,β)=n∑i=1lnf(h(yi)-xTiβ)+n∑i=1lnh(yi)
用hm来逼近h,若令lnLn(hm,β)=n∑i=1lnf(hm(yi,b)-xTiβ)+n∑i=1lnm∑j=1bj-bj-1/tj-tj-1Ij(yi)
则可以得到以下命题.命题1.1在上面的记号下,若样本固定,则当maxj(tj-tj-1)→0时,有lnLn(hm,β)→lnLn(h,β)
可等分割后取充分大的m,用lnLn(hm,β)来近似lnLn(h,β),求解使lnLn(hm,β)达到最大的参数估计,即求下列线性约束下的最优解:maxc0,c1c…,cmβlnLn(hm,β)ci>0,i=1,2,…,m
上式由于没有显示解,所以有必要对模型进行模拟.从对几个特殊模型的模拟可看出近似似然估计解和真值比较接近,也说明了所讨论的似然估计的合理性.
第二节对于特殊的模型,即考虑了线性变换h(·)=αy+b,其中α>0.给出了极大似然估计的显示解,即(^α)=n/√un+(n∑i=1yin∑i=1xTi-nn∑i=1yixTi)A-1n(n∑i=1yin∑i=1xi-nn∑i=1yixi)(^β)=A-1n(n∑i=1yin∑i=1xi-nn∑i=1yixi)(^α)1n1n(^b)=1/nn∑i=1xTi(^β)-1/nn∑i=1yi(^a)其中un=nn∑i=1y2i-(n∑i=1yi)2,An=n∑i=1xin∑i=1xTi-nn∑i=1xixTi,且由假设条件EXXT可逆,不妨设An可逆.第三节是对第二节的补充,考虑了极大似然估计的条件分布,得出主要结果如下:
定理2.1若EXXT可逆,则上述所求得(^a),(^b),(^β)有强相合性,即有(^a)a.s→α,(^b)a.s→b,(^β)α.s→β
定理3.2α的估计为(^a)=1/√Tn,则Tn|Xn~X2(n-p-1,1/na2),其中X2(n-p-1,1/na2)是非中心的X2分布,n-p-1为自由度,1/na2为非中心能数.且有E((^a)|Xn)=√nΓ(n-p/2-1)/1)Γ(n-p-1/2)a.
定理3.3β的估计记为(^β)=CYn/√Tn,则CYn|Xn与Tn|Xn独立,有Tn|Xn~X2(n-p-1,1/na2)CYn|Xn~Np(β/a,na2(nXTnXn-XTn1n1TnXn)-1)且有E(^β)|Xn)=√nΓ(n-p/2-1)/Γ(n-p-1/2)β
定理3.4b的估计为(^b)=BYn/√Tn,则BYn|Xn与Tn|Xn独立,有Tn|Xn~x2(n-p-1,1/na2)BYn|Xn~N(b/a,1/n(1-1TnXnAn-1XTn1n))且有E(^b)|Xn)nΓ(n-p/2-1)/Γ(n-p-1/2)b