工具变量回归

工具变量法常用于解决一阶自回归模型中因Yt-1与mt同期相关导致的OLS估计偏差问题。通过寻找合适的Zt代替Yt-1,可以得到一致性的参数估计。实践中,X的滞后项常被用作工具变量,例如Xt-1。在确保工具变量与随机扰动项不相关的情况下,这种方法能有效改善模型估计。

一、 工具变量法

    对于一阶自回归模型

    Yt-1mt同期相关,则OLS估计是有偏的,并且不是一致估计。

    因此,对上述模型,通常采用工具变量法,即寻找一个新的经济变量Zt,用来代替Yt-1参数估计量具有一致性

    在实际估计中,一般用X的若干滞后的线性组合作为Yt-1的工具变量:

    由于原模型已假设随机扰动项mt与解释变量X及其滞后项不存在相关性,因此上述工具变量与mt不再线性相关。

    一个更简单的情形是直接用Xt-1作为Yt-1的工具变量。

下面给大家一个例子:

use 0601.dta,clear
rename 人口自然增长率 p /*表示人口自热增长率用p表示*/
rename 国内生产总值亿元 GDP
rename 每十万人口高等学校平均在校生数人 s
rename 资本形成总额亿元 z1
rename 财政收入亿元 z2
gen lnp=log(p)
gen lngdp=log( GDP )
reg lnp lngdp s
predict u,r/*表示对回归的残差进行保存*/

/***豪斯曼检验与工具变量回归***/
/***第一步:解释变量对工具变量和外生解释变量的普通最小二乘回归***/
gen lnz1=log( z1 )
gen lnz2=log(z2)
reg lngdp lnz1 lnz2 s
predict v, r/*为了后面用到残差序列 ,保存残差序列*/
reg lnp lngdp s v
/***第二步:根据过度识别约束检验判断工具变量是否具有外生性***/
reg u lnz1 lnz2 s
ivreg lnp s ( lngdp=lnz1 )/*运用工具变量法对模型进行回归分析*/
/***第三步:引入工具变量进行两阶段最小二乘法***/
reg lngdp s lnz1
predict plngdp
reg lnp plngdp s
ivreg lnp s ( lngdp=lnz1 lnz2)/*该命令是以上两步骤的一个简化版,都是进入工具变量进行两阶段最小二乘*/
. quietly reg lnp s lngdp
. estimates store ols
. quietly ivregress 2sls lnp s ( lngdp=lnz1 lnz2)
. estimates store iv
. hausman iv ols,constant sigmamore //传统的豪斯曼检验,结论是不能拒绝外生性假设
. estat overid //过度识别检验

/**********例6.5.2 研究第三产业增加值的影响因素**********/
use 0602.dta,clear
/**********例6.5.3我国咖啡行业市场规模影响因素实证分析**********/
use 0603.dta,clear
reg Y X1 X2 X3 X4 X5 X6
correlate X1 X2 X3 X4 X5 X6/*相关系数检验多重共线性*/
reg Y X1

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### Stata中的工具变量回归 在Stata中,`ivregress 2sls` 是用于执行两阶段最小二乘法(Two-Stage Least Squares, 2SLS)的命令。该命令允许用户通过指定被解释变量、外生解释变量、内生解释变量以及工具变量来完成工具变量回归分析[^1]。 #### 基本语法结构 以下是 `ivregress 2sls` 的基本语法: ```stata ivregress 2sls dependent_variable (endogenous_variables = instruments) exogenous_variables [if] [in] [, options] ``` - **dependent_variable**: 表示因变量或被解释变量。 - **endogenous_variables**: 列出模型中的所有内生解释变量。 - **instruments**: 提供这些内生变量对应的工具变量列表。 - **exogenous_variables**: 包含模型中的所有外生解释变量。 - **options**: 可选参数,例如可以加入 `vce(robust)` 来计算稳健的标准误,或者使用 `first` 报告第一阶段的结果。 #### 示例教程 假设有一个数据集,目标是研究教育年限 (`educ`) 对工资水平 (`wage`) 的影响,而教育年限可能受到遗漏变量偏差的影响。此时可以选择父亲受教育程度 (`father_educ`) 和母亲受教育程度 (`mother_educ`) 作为工具变量来进行工具变量回归。 具体操作如下: ```stata * 加载数据 use your_dataset.dta, clear * 执行IV回归 ivregress 2sls wage (educ = father_educ mother_educ) experience age gender, vce(robust) * 查看第一阶段回归结果 estat firststage ``` 上述代码实现了以下功能: 1. 使用 `ivregress 2sls` 进行工具变量回归,其中 `wage` 是因变量,`educ` 是内生变量,`father_educ` 和 `mother_educ` 是工具变量,其余为外生控制变量。 2. 添加了 `vce(robust)` 参数以获得异方差稳健标准误。 3. 使用 `estat firststage` 显示第一阶段回归的相关统计量,评估工具变量的有效性。 #### 数据预处理与描述性统计 在实际应用之前,通常需要对数据进行初步探索和清理。Stata 提供了一系列函数支持这一过程,比如可以通过 `summarize` 或者 `tabulate` 等命令获取定量数据的描述性统计信息[^2]。 #### 绘制图形辅助理解 为了更好地理解和展示数据分析结果,还可以利用绘图功能补充说明。例如绘制散点图观察两个连续变量之间的关系: ```stata scatter wage educ || lfit wage educ ``` 这会生成一张显示工资与教育之间线性拟合趋势的图表[^3]。 ---
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