广义最小二乘法 (GLS)
GLS=艾特肯估计量→计量中普通最小二乘法的扩展→处理误差项违球扰动假设→存异方差或自相关时提供比OLS更有效参数估计。
从OLS到GLS
标准线性模型 y=Xβ+ϵ。高斯-马尔可夫要求 E[ϵϵ′∣X]=σ2In:①同方差(对角元=σ2常数);②无自相关(非对角元皆0)。违规→E[ϵϵ′∣X]=Ω=σ2In→OLS仍无偏+一致(某些条件)→但不再BLUE→且标准方差 s2(X′X)−1 有偏不一致→t/F/标准误全→统计推断失效。
GLS核心:线性变换化原模型为新模型满足高斯-马尔可夫→对新模型用OLS。Ω对称正定→找非奇异C使Ω−1=C′C(Cholesky分解)。左乘C得转换模型 y∗=X∗β+ϵ∗(y∗=Cy,X∗=CX)→新误差:E[ϵ∗ϵ∗′∣X]=CΩC′=In→同方差无自相关→可OLS求BLUE。
GLS估计量=β^GLS=(X′Ω−1X)−1X′Ω−1y。性质:无偏(E[β^GLS]=β);方差=(X′Ω−1X)−1;有效(GLS版高斯-马尔可夫:Ω时GLS线性无偏中方差最小→BLUE)。
FGLS与替代法
实践中Ω几乎总未知→可行广义最小二乘法FGLS→用一致估计Ω^替Ω。三步:①先OLS得残差ϵ^=y−Xβ^OLS;②据残差估Ω结构(异方差→辅回归log(ϵ^i2)∼Zi得σ^i2构对角矩阵;自相关AR(1)→ϵ^t=ρϵ^t−1+vt估ρ^构Ω^);③代式算β^FGLS=(X′Ω^−1X)−1X′Ω^−1y。FGLS有限样本有偏→但若Ω^一致→则渐近无偏+一致+渐近有效。
特例:仅异方差→加权最小二乘法WLS(Ω对角→大权重小方→高效)。自相关→Cochrane-Orcutt/Prais-Winsten迭代FGLS。现代实践:仍用OLS(无偏一致)+改用稳健标准误(White→异方差/Newey-West→异方差+自相关皆稳)→不需设Ω形→更稳健免设定错。