Matricial Model

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  • 8/21/2019 Matricial Model

    1/19

       

     

     

     

     

     

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  • 8/21/2019 Matricial Model

    2/19

     

         

     

    A =

    2.1 1.74.0   −2.35.0 0.34.7   −1.5

    B =

    1.0   .32   .55.32 1.0   .61

    .55   .61 1.0

      D =

    −1 0 00 2 0

    0 0 4

      C =

    c11   c12c21   c22

    c31   c32

         

      A    4 ×  2   B    D    3 ×  3    C    3 ×  2     C    ci j              

    B    D   B    D  

       

             

     

     

    D    

     

      I    

         

     

    I =

    1 0 00 1 0

    0 0 1

      0 =

    0 0 00 0 0

     

         

    A  

      A  

     A

     A  A = [aij ]    A = [aji]  

      A   A  

    A =

    2.1 4.0 5.0 4.71.7   −2.3 0.3   −1.5

     

     

      A   AT    4 ×  2    2 ×  4  

      A

    = A

     

         

    a    

     

  • 8/21/2019 Matricial Model

    3/19

    b  

     

         

    c    λ  

    a =

    1.23

    1.7

      b = 1.1   .5 2   c = 22.6   α =  .05

     

      A    B  

     

     

     

     

     

     

     

    A =

    0 42 5

    7 1

      B =

    −1 33   −2

    5 0

      A+ B =

    −1 75 3

    12 1

      A− B =

    1 1−1 7

    2 1

     

     

    a  

    b  

    ab =

    2 4 1 3

    1352

    =

    2 × 1 = 24 × 3 = 121 × 5 = 53 × 2 = 6

    ab = 2 + 12 + 5 + 6 = 25

     

     

     

      A    B  

      A    A  

     A

     B    AB    AB  

     

  • 8/21/2019 Matricial Model

    4/19

     

    A  

      B  

     A  

     B  

     A  

      B    

      3 × 2    2 × 5     3 × 5    1 × 5    5 × 1     1 × 1    5 × 1    1 × 5     5 ×  5    

    A = 0 42 57 1

    B = 3 42 5

    AB11  = (0 × 3) + (4 × 2) = 8AB12  = (0 × 4) + (4 × 5) = 20AB21  = (2 × 3) + (5 × 2) = 16

    AB22  = (2 × 4) + (5 × 5) = 33AB31  = (7 × 3) + (1 × 2) = 23AB32  = (7 × 4) + (1 × 5) = 33

     

    AB =

    8 2016 33

    23 33

     

     

    W

      X

    Y  

      Z    4 × 2   2 × 3   3 × 7    7 × 5  

     

    WXYZ    4 × 5

      n × 1    1 × n    1 × 4  4 × 1    1 × 1    1 × 4    4 × 1    4 × 4     AB    A    B  

    B    A

     

      A    0  

     

      A    I    A

     

      A    D  

    A  

      D  

      A  

      D  

     

    A  

      D

     

      X   XX    XX

     

  • 8/21/2019 Matricial Model

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    k  

     

    AkIA = kAIA = AIAk  

     

     

     

     

    b =

    b1   b2

      c =

    20 10

     

    A =

    2 43 1

     

    2b1 + 4b2  = 20

    3b1 + b2  = 10

      2 43 1

    b1b2

     =

    2010

     

    Ab =  c

     

    Ab =  c    

     

      x    1/x    x−1   a(1/x) =  a/x    

     

      A    A−1

     

    A−1A  

      AA−1  

    I    (1/a)a = 1  

     

    A =

    2 43 1

      A−1 =

    −.1   .4.3   −.2

     

     

  • 8/21/2019 Matricial Model

    6/19

     

    AA−1 =   I    

     

         

     

    Ab =  c    A    b     A−1

    Ab =  c

    A−1Ab =  A−1c

    Ib =  A−1c

    b =  A−1c

     

    Ab   =   c    A−1c

    −.1   .4.3   −.2

    2010

     =

    24

      b1  = 2    b2  = 4

     

     

     

     

     

    AA−1  

    I  

    (A)−1 = (A−1)    

    (A−1)−1 =  A    

     

    I−1 = I

     

     

      a bc d

     

  • 8/21/2019 Matricial Model

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    1/(ad − bc)

     d   −b−c a

      a    d     b    c     1/(ad − bc)    

    A

     

     

    (ABCD) = DCBA    

     

    (ABCD)−1 = D−1C−1B−1A−1    

     

     

     

     

     

      5 × 4  

    X =

    1 2 1 01 4 1 01 3 1 01 7 0 11 4 0 1

    X  c1   c2   · · ·   c4

     

      r  ×  c        c  λ1, λ2, · · ·  , λc    

    λ1c1 + λ2c2 + · · · + λccc =  0

      λ         X

      λ

     

  • 8/21/2019 Matricial Model

    8/19

      1, 0, −1, −1      

     X  

     

       

      n × 1      =

    1   2   · · ·   n

     

     

     

         

     

     E{} =

    E{1} E{2} · · · E {n}

     

     

      E{} =  0          

     

     

               

      σ2

    {}    

      n × 1     n × n  

    σ2{} =

    σ2{1}   σ{1, 2} · · ·   σ{1, n}σ{2, 1}   σ

    2{2} · · ·   σ{2, n}

    σ{n, 1}   σ{n, 2} · · ·   σ2{n}

     

     

     

     

  • 8/21/2019 Matricial Model

    9/19

      σ2

    σ2{} =

    σ2

    0   · · ·   00   σ2 · · ·   0

    0 0   · · ·   σ2

     

    σ2{} =  E {} =  σ2I

     

     

     

     

     

    yi  =  β 0 + β 1xi + i   i = 1,...,n

      i = 1,...,n    

     

    y1  =  β 0 + β 1x1 + 1

    y2  =  β 0 + β 1x2 + 2

    · · ·

    yn =  β 0 + β 1xn + n

     

      y,X, β      

    y =

    y1y2

    yn

    X =

    1   x11   x2

    1   xn

    β  =

    β 0β 1

     =

    12

    n

      y,X       n    n  

     

    n  

    y =  Xβ  +

      β 0      

     

  • 8/21/2019 Matricial Model

    10/19

     

     

    yi =  β 0 + β 1xi,1 + β 2xi,2 + · · · + β  p−1xi,p−1 + i   i = 1,...,n

       p − 1    x1    x p−1     x0    p    

       p − 1     p − 1 + 1 =   p     y     

    X =

    1   x1,1   x1,2   · · ·   x1,p−11   x2,1   X 2,2   · · ·   x2,p−1

    1   xn,1   xn,2   · · ·   xn,p−1

    β  =

    β 0β 1β 2

    β  p−1

     

    y =  Xβ  +

     

     

    X  

      n × p    β     p × 1    

    •    E{}  = 0    

      σ2{} = E {} =  σ2I

    •    

     y  

     

    E{y} =  Xb

     

    y  

       

    σ2{y} =  E {(y −Xb)(y − Xb)} = E {} =  σ2I

     

     β  

     

    Q =

    ni=1

    (Y i − b0 − b1X i,1 − b2X i,2 − ·· · − b p−1X i,p−1)2

     

  • 8/21/2019 Matricial Model

    11/19

     

      b    β    b = b0   b1   · · ·   b p−1      

    XXb =  Xy

     XX    Xy  

     

     

     

     p  

     p  

      b  

     

    XX  

    XXb =  Xy

    (XX)−1XXb = (XX)−1Xy

    Ib = (XX)−1Xy

    b = (XX)−1Xy

     

    b = (XX)−1Xy

     

    b    (XX)−1X  

     b  

     

      ŷi    ei    H

     

               

    Ŷ i    Y     i  

    ŷi  =  b0 + b1X i,1 + ... + b p−1X i,p−1   i = 1, · · · , n

     

    n × 1    Ŷ   Ŷ =

    Ŷ 1   Ŷ 2   · · ·   Ŷ n

     

    ŷ =  Xb

     

     

      b    Xb  

    ŷ =  X(XX)−1Xy

     

    ŷ =  Hy

     

  • 8/21/2019 Matricial Model

    12/19

     

    H =  X(XX)−1X

      H        H  

     

    •  H    n × n    X    

    •    ŷ    y   H    

      hii    H        i     yi  i        ŷi  

    •  H       HH =  H        

     

     

     

     H    HH    H

     X

     

      ei    i  

    ei  =  yi −  ŷi

     

    n ×  1    e

    e

    =

    e1   e2   · · ·   en

     

    e =  y − ŷ

     

    e =  y − ŷ

    e =  y −Hy

    e = (I −H)y

     

     

    H  

      I− H    n × n  H(I− H) = 0  

     

      y  

     

     n − 2    n − p  

     

  • 8/21/2019 Matricial Model

    13/19

     

     

      SS R = 

    (ŷi −  ȳ)2  p − 1   MSR  =  SSR/( p − 1)

      SS E  = 

    (yi −  ŷi)2 n − p MSE  =  SSE/(n − p)

      SSTO = 

    (yi −  ȳ)2 n − 1   V ar(Y ) =  SSTO/(n − 1)

     

     

    (yi −  ȳ) = (ŷi −  ȳ) + (yi −  ŷi)

      yi    ȳ    

    yi  

      ŷi    −ŷi    

     

     

    SSTO  =  SSR  + SS E 

     

     df     

    •    SST O df  = (n − 1)    1 df   

    ȳ  

    •    SS R df  = ( p − 1)    

    •    SSE df  = (n − p)    p     p df     ŷi  ei  

          S 2   y     df,

     

     

    SS R    SSTO    n × 1    u         yuuy    (

    yi)

    2   yuuy   =

    (yu)(uy) = (

    yi)(

    yi) = (

    yi)2  

      yAy    A      

     

  • 8/21/2019 Matricial Model

    14/19

     

     

    SS R   [Hy − (1/n)uuy][Hy − (1/n)uuy]   y[H− (1/n)uu]y   p − 1SS E    ee = (y −Hy)(y −Hy)   y(I− H)y   n − pSSTO   [y − (1/n)uuy][y − (1/n)uuy]   y[I− (1/n)uu]y   n − 1

      yAy    A  

     

    yAy =

    ni=1

    aijyiyj

      aij   =   aji    yAy    1 ×  1    yAy  

     

      yi    5y12 + 6y1y2 + 4y22    yAy  

    y =

    y1   y2

     

    A =

    5 33 4

    A        n × n  

    n  

      χ2    

     

    •    A    y     ∼    yAy    A    z2     χ2(1)    1   df     A    A

    •    A    A  A    A      

     A  n

    i=1 aii

    •    SSR,SSE,    SSTO    p − 1   n − p    n − 1    df 

    •    k    χ2(1)  

    1 df   

      χ

    2

    (k)  

      k df  

    •    y  ∼    SS R   SS E     SSTO    χ2( p −1)   χ2(n −

     p)    χ2(n − 1)  

     

  • 8/21/2019 Matricial Model

    15/19

    •    df   F (df 1, df 2)    df 1    df 2    df      F ∗   =   MSR/MSE   = (SSR/( p −1))/(SSE/(n − p))    F ( p − 1, n − p)

     

     

     

     

      ŷi    ei    y     

     

     

       

     

     

     b   ŷh    y    Xh   e

    •    

     

    •    b   ŷh   e      

    y  

      Ay  

      A  

     

    y

    •  

      Ay  

      σ2{Ay}  =  Aσ2{y}A   y    

     

    b

      σ2{b}     b  

    b = (XX)−1Xy =  Ay

    σ2{b} =  σ2{Ay}

    = Aσ2{y}A

    = (XX)−1Xσ2IX(XX)

    −1

    = σ2(XX)−1XX(XX)

    −1

     

    σ2{b} =  σ2(XX)−1

     

  • 8/21/2019 Matricial Model

    16/19

         

    b  

      σ2   MSE   

    s2{b} =  M SE (XX)−1

       p × p  b  

     

    2{b0}    2{b1}    

     

     

    b

     

    ŷh

     

     

    x

    h  =

    1   xh,1   xh,2   · · ·   xh,p−1

      x

    h  

     X   xh  

      E{yh}  

    ŷh =  x

    hb

     

    ŷh   =  x

    hb    b    ŷh  

    σ2{ŷh}    ŷh  

    ŷh =  x

    hb

    σ2

    {ŷh} =  x

    hσ2

    {b}xh

    = xhσ2(XX)

    −1xh

    = σ2xh(XX)

    −1xh

          ŷh  

    s2{ŷh} =  M SE (x

    h(XX)

    −1xh)

     ŷh  

    s{ŷh} =

     MSE (xh(X

    X)−1xh)

     x

    h(X

    X)−1

    xh

     

  • 8/21/2019 Matricial Model

    17/19

     

    e

     

    σ2

    {e}  

      e  

     

    e = (I −H)y

    σ2{e} = (I −H)σ2{y}(I−H)

    = σ2(I− H)I(I− H)

    = σ2(I− H)(I− H)

     

    σ2{e} =  σ2(I− H)

     

    e  

    s2{e} =  M SE (I −H)

      n × n    e  

     

         

     

    F ∗ =  MSR/MSE 

    F ∗ =  MSR/MSE      F ( p − 1, n − p)    ( p − 1)    (n − p)    df     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

  • 8/21/2019 Matricial Model

    18/19

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

  • 8/21/2019 Matricial Model

    19/19