模型存在完全多重共线性时,下列判断正确的是()A. 参数的估计值不确定B. 只能估计参数的线性组合C. 参数估计值的方差无限大D. 模型的判定系数为1
A. 参数的估计值不确定
B. 只能估计参数的线性组合
C. 参数估计值的方差无限大
D. 模型的判定系数为1
题目解答
答案
A. 参数的估计值不确定
B. 只能估计参数的线性组合
C. 参数估计值的方差无限大
解析
本题考查完全多重共线性对模型参数估计的影响这一知识点。解题思路是分别分析完全多重共线性下参数估计值、参数估计值的方差以及模型判定系数的情况。
1. 分析参数估计值
在多元线性回归模型 $Y = X\beta+\mu$ 中,参数的普通最小二乘估计量为 $\hat{\beta}=(X'X)^{-1}X'Y$。当模型存在完全多重共线性时,意味着解释变量之间存在精确的线性关系,此时 $X'X$ 矩阵是奇异矩阵,其行列式 $\vert X'X\vert = 0$。
根据逆矩阵的定义,只有非奇异矩阵(行列式不为零的矩阵)才有逆矩阵,所以 $(X'X)^{-1}$ 不存在,也就无法得到唯一确定的参数估计值 $\hat{\beta}$,即参数的估计值不确定,故选项A正确。
2. 分析参数的线性组合估计
由于无法直接估计单个参数,但可以通过对解释变量的线性组合进行变换,使得变换后的解释变量之间不存在完全多重共线性,从而可以估计参数的线性组合。例如,若 $X_2 = kX_1$($k$ 为常数),那么可以将模型中的 $X_2$ 用 $X_1$ 表示,进而估计参数的线性组合,所以选项B正确。
3. 分析参数估计值的方差
参数估计值 $\hat{\beta}$ 的方差 - 协方差矩阵为 $\text{Var}(\hat{\beta})=\sigma^{2}(X'X)^{-1}$。因为存在完全多重共线性时 $(X'X)^{-1}$ 不存在,从数学意义上可以理解为其元素会趋于无穷大,所以参数估计值的方差会无限大,选项C正确。
4. 分析模型的判定系数
判定系数 $R^{2}=\frac{ESS}{TSS}=1 - \frac{RSS}{TSS}$,其中 $ESS$ 是回归平方和,$TSS$ 是总离差平方和,$RSS$ 是残差平方和。完全多重共线性并不影响 $R^{2}$ 的计算,它与是否存在完全多重共线性没有必然联系,$R^{2}$ 不一定为1,选项D错误。