Chapitre 6 La méthode des variables instrumentales

Documents pareils
MODELE A CORRECTION D ERREUR ET APPLICATIONS

Introduction à l économétrie : Spécifications, formes fonctionnelles, hétéroscédasticité et variables instrumentales

Master 2: Econométrie 2

La Banque nationale doit contrôler le franc en se fixant un objectif de taux de change

Tests non-paramétriques de non-effet et d adéquation pour des covariables fonctionnelles

Répartition du tourisme de croisière dans la Caraïbe : quels déterminants?

Introduction à l approche bootstrap

Exercice : la frontière des portefeuilles optimaux sans actif certain

Modèles Estimés sur Données de Panel

Tests paramétriques de comparaison de 2 moyennes Exercices commentés José LABARERE

Évaluation de la régression bornée

Analyses de Variance à un ou plusieurs facteurs Régressions Analyse de Covariance Modèles Linéaires Généralisés

Chapitre 3 : Principe des tests statistiques d hypothèse. José LABARERE

TESTS PORTMANTEAU D ADÉQUATION DE MODÈLES ARMA FAIBLES : UNE APPROCHE BASÉE SUR L AUTO-NORMALISATION

L équilibre Ressources Emplois de biens et services schématisé par une balance

Relation entre deux variables : estimation de la corrélation linéaire

CONCOURS D ENTREE A L ECOLE DE 2007 CONCOURS EXTERNE. Cinquième épreuve d admissibilité STATISTIQUE. (durée : cinq heures)

FOAD COURS D ECONOMETRIE 1 CHAPITRE 2 : Hétéroscédasicité des erreurs. 23 mars 2012.

Analyse de la variance Comparaison de plusieurs moyennes

Principe d un test statistique

NON-LINEARITE ET RESEAUX NEURONAUX

STATISTIQUES. UE Modélisation pour la biologie

LA NOTATION STATISTIQUE DES EMPRUNTEURS OU «SCORING»

Approche modèle pour l estimation en présence de non-réponse non-ignorable en sondage

Méthodes de Simulation

distribution quelconque Signe 1 échantillon non Wilcoxon gaussienne distribution symétrique Student gaussienne position

Formations EViews FORMATIONS GENERALES INTRODUCTIVES INTRO : INTRODUCTION A LA PRATIQUE DE L ECONOMETRIE AVEC EVIEWS

1 Définition de la non stationnarité

Introduction à la statistique non paramétrique

Econométrie et applications

Ects. Utilitaire d Économétrie Version 2. Russell Davidson

Chapitre 3. Les distributions à deux variables

PARTIE I - Données de cadrage. Sous-indicateur n 9-1 : Nombre de consultations de médecins par habitant, perspective internationale

Cours Marché du travail et politiques d emploi

Chapitre 3: TESTS DE SPECIFICATION

Probabilités III Introduction à l évaluation d options

1 Complément sur la projection du nuage des individus

L Econométrie des Données de Panel

Les indices à surplus constant

UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À MONTRÉAL MARCHÉ DES CDS ET STABILITÉ FINANCIÈRE MÉMOIRE PRÉSENTÉ COMME EXIGENCE PARTIELLE DE LA MAÎTRISE EN ÉCONOMIQUE PAR

Quantification Scalaire et Prédictive

ANNEXE VII EFFETS MACROECONOMIQUES DE LA REFORME PIECE JOINTE N 2 SIMULATIONS REALISEES A PARTIR DU MODELE MACROECONOMETRIQUE MESANGE

UNIVERSITÉ DU QUÉBEC À MONTRÉAL TESTS EN ÉCHANTILLONS FINIS DU MEDAF SANS LA NORMALITÉ ET SANS LA CONVERGENCE

Chapitre 4 : Régression linéaire

Économétrie, causalité et analyse des politiques

CAPTEURS - CHAINES DE MESURES

La problématique des tests. Cours V. 7 mars Comment quantifier la performance d un test? Hypothèses simples et composites

Analyse de variance à deux facteurs (plan inter-sujets à deux facteurs) TP9

Modèles pour données répétées

Table des matières: Guidelines Fonds de Pensions

Résumé non technique

IBM SPSS Regression 21

Etude des propriétés empiriques du lasso par simulations

Coup de Projecteur sur les Réseaux de Neurones

Durées d utilisation des facteurs et fonction de production : une estimation par la méthode des moments généralisés en système

DETERMINATION DE L INCERTITUDE DE MESURE POUR LES ANALYSES CHIMIQUES QUANTITATIVES

Algorithmes pour la planification de mouvements en robotique non-holonome

Température corporelle d un castor (une petite introduction aux séries temporelles)

É T A T S F I N A N C I E RS du RÉGIME D ASSURANCE COLLECTIVE DES EMPLOYÉS DES FNP pour l année prenant fin le 31 MARS 2011

Utilisation du Logiciel de statistique SPSS 8.0

Lire ; Compter ; Tester... avec R

INVESTISSEMENTS DIRECTS ETRANGERS ET CROISSANCE ECONOMIQUE EN COTE D IVOIRE

1. Une petite économie ouverte dans un monde de capitaux parfaitement mobiles

Hedging delta et gamma neutre d un option digitale

Filtrage stochastique non linéaire par la théorie de représentation des martingales

Direction des Études et Synthèses Économiques Département des Comptes Nationaux Division des Comptes Trimestriels

Les avantages des projections budgétaires à long terme : l exemple belge

Stéphane Tufféry DATA MINING & STATISTIQUE DÉCISIONNELLE. 06/12/2009 Stéphane Tufféry - Data Mining -

de calibration Master 2: Calibration de modèles: présentation et simulation d

Ameth Saloum NDIAYE. Colloque régional UEMOA-CRDI

Le modèle de Black et Scholes

LA RÉDUCTION DU TEMPS DE TRAVAIL : UNE COMPARAISON DE LA POLITIQUE DES «35 HEURES» AVEC LES POLITIQUES D AUTRES PAYS MEMBRES DE L OCDE

ESSEC. Cours «Management bancaire» Séance 3 Le risque de crédit

DEMANDE DE VISA TOURISME/ (VISITE FAMILIALE/OU AMICALE)

La nouvelle planification de l échantillonnage

LES DIFFERENTS TYPES DE MESURE

Propriétés des options sur actions

Les critères d identification des pays les moins avancés

Exercices - Fonctions de plusieurs variables : corrigé. Pour commencer

Politiques monétaire et fiscale Cours de M2R Printemps 2006

Contradicting Beliefs and Communication. J.-M. Tallon, J.-C. Vergnaud, & S. Zamir CNRS-EUREQua

LEÇON N 7 : Schéma de Bernoulli et loi binomiale. Exemples.

Introduction aux Statistiques et à l utilisation du logiciel R

données en connaissance et en actions?

Cours de Tests paramétriques

Manuel de fonctionnement EA pour Metatrader 4 - Croisement de moyennes mobiles -

Tests de sensibilité des projections aux hypothèses démographiques et économiques : variantes de chômage et de solde migratoire

Examen de Logiciels Statistiques

COMMISSION DES NORMES COMPTABLES

Tests de comparaison de moyennes. Dr Sahar BAYAT MASTER 1 année UE «Introduction à la biostatistique»

Analyse de la relation entre primes de terme et prime de change dans un cadre d équilibre international

Cet article s attache tout d abord

Une étude de différentes analyses réalisées par le BIT

La valeur présente (ou actuelle) d une annuité, si elle est constante, est donc aussi calculable par cette fonction : VA = A [(1-1/(1+k) T )/k]

La crise économique vue par les salariés français

Comment régler un litige avec son vendeur de produits financiers?

Rapport d évaluation du master

La rémunération des concepteurs. en théâtre au Québec. de 2004 à 2006

Espérance conditionnelle

La prévision est un art difficile de manière générale, mais c est

Transcription:

Chapitre 6 La méthode des variables instrumentales Licence Econométrie / MASS Econométrie II, 007-008 Martin Fournier Fournier@gate.cnrs.fr Econométrie/Mass. Présentation du problème La question de l endogénéité Econométrie/Mass. L hypothèse d éxogénéité Les MCO supposent l exogénéité des variables explicatives, i.e. Cov(x,u) = 0 Il existe de nombreuses situations où l on doit rejeter cette hypothèse La méthode des variables instrumentales permet de tenir compte de l endogénéité de certaines variables explicatives Econométrie/Mass 3

. Endogénéité et causalité Une première source d endogénéité concerne la possibilité d une causalité inverse. On estime : y = β 0 + β x + β x + u Alors qu il existe une causalité inverse telle que : x = δ 0 + δ x + Zγ + αy + v Cov(x,u) 0 Econométrie/Mass 4.3 Un exemple On cherche à estimer une équation de croissance économique : ln(pib t ) ln(pib t- ) = β 0 + β INV t + β EXP t + u INV : taux d investissement EXP : taux d exportations Or on sait que : INV t = δ 0 + δ PIB t- + Zδ + v et EXP t = γ 0 + γ PIB t- + Zγ + w Econométrie/Mass 5.4 Endogénéité et variable omise Supposons que le modèle sous-jacent est : y = β 0 + β x + β x + u mais que l on fasse une erreur de spécification en omettant la variable x. On estime donc : y = δ 0 + δ x + v avec v = β x + u Si les variables x et x sont corrélées alors x est également corrélé à v Econométrie/Mass 6

.5 Erreurs de mesure CEV «Classical Error-in-Variables» (CEV) : y = β 0 + β x + u Avec une observation avec erreur : x e = x x Équation estimée : y = β ( u β ) 0 + βx + e Avec x corrélé avec le terme d erreur u-β e. cov ( x, u β e ) = β cov( x, e ) = β σ e Econométrie/Mass 7. La méthode des variables instrumentales Le cas de la régression simple Econométrie/Mass 8. Objectifs Méthode qui permet d estimer des paramètres sans biais lorsqu une variable explicative est endogène (i.e. Cov(x,u) 0) Causalité inverse Biais de variable omise CEV Econométrie/Mass 9 3

. Les instruments y = β 0 + β x + β x + u avec Cov(x,u) 0 On appelle instrument pour la variable x une variable z qui vérifie les propriétés suivantes : ) z est une variable exogène : Cov(u) = 0 ) z est une variable corrélée avec la variable x : Cov(x ) 0 Econométrie/Mass 0.3 Trouver un instrument valide La théorie économique (et le bon sens) permettent (parfois) de trouver des instruments qu il peut être légitime de supposer exogènes (Cov(u) = 0) On peut en revanche aisément tester formellement la deuxième propriété (Cov(x ) 0) par un T-test à partir d une première estimation : x = π 0 + π z + v H 0 : π = 0 Econométrie/Mass.4 Variables instrumentales Régression simple Prenons le cas de la régression simple : y = β 0 + β x + u avec x endogène et z un instrument valide On peut écrire : L estimateur IV de β est donc donné par : Econométrie/Mass 4

.5 Variables instrumentales Régression simple () Sous l hypothèse d homoscédasticité E(u z) = σ = Var(u) On peut écrire la variance du paramètre estimé : Var Var ˆ ( ˆ β ) σ = nσ ρ x x, z ( ˆ ˆ σ β) = SST R x x, z Econométrie/Mass 3.6 IV versus OLS ( ˆ ˆ σ Var ˆ β ) = OLS SST ( ) x ˆ ˆ σ Var ˆ β IV = SSTxRx, z La variance de l estimateurs IV ne diffère de celle des MCO que par le R de la régression de x sur z Comme R <, La variance de l estimateurs IV est plus grande que celle des MCO NB : Mais l estimateur MCO est biaisé si Cov(x,u) 0! Plus la corrélation entre z et x est forte, plus la variance de l estimateur IV est faible Econométrie/Mass 4.7 Validité des instruments Il est souvent difficile de tester l hypothèse d exogénéité des instruments (Cov(u) = 0) Si l instrument n est pas exogène, l estimateur IV sera également biaisé : Corr( u) σ u IV : plim ˆ β = β + Corr( x) σ ~ σ u OLS: plim β = β + Corr( x, u) σ x L estimateur IV sera préféré si : Corr(u)/Corr(x) < Corr(x,u) Econométrie/Mass 5 x 5

.8 Variables instrumentales Doubles Moindres Carrés (SLS) y = β 0 + β x + u x = π 0 + π z + v L estimateur IV est équivalent à une estimation en deux étapes : ) Estimation de l équation d instrumentation : x = π 0 + π z + v xˆ = π 0 + πz ) Estimation de l équation d intérêt sur x y = δ 0 + δ xˆ + w Econométrie/Mass 6.9 IV Doubles Moindres Carrés () On peut montrer que : δ = MCO IV β La relation : y = δ 0 + δ xˆ + w peut être estimée par les MCO avec : δ MCO Cov( π 0 + π y) πcov( y) = = Var( π + π z) Cov( π + π x u) πcov( y) Cov( y) = = = β π Cov( x) Cov( u) Cov( x) 0 0 IV Econométrie/Mass 7 3. La méthode des variables instrumentales Le cas de la régression multiple Econométrie/Mass 8 6

3. IV et régression multiple Les estimations IV peuvent être étendues au cas de la régression multiple : y = β 0 + β y + β z + u avec y et y 3 endogènes et z et z exogènes Il est nécessaire d avoir au moins un instrument pour chaque variable Econométrie/Mass 9 3. IV et régressions multiples () Écrivons le modèle structurel comme : y = β 0 + β x + β x + u avec x endogène et x exogène Soit z un instrument pour x Cov(u) = 0 x = π 0 + π z + π x + v, avec π 0 NB : Cette équation régresse la variable endogène sur toutes les variables exogènes et l instrument Econométrie/Mass 0 3.3 Doubles Moindres Carrés - Two Stage Least Squares (SLS) y = β 0 + β x + β x + u Il est possible (et souhaitable) d avoir plusieurs instruments pour la même variable endogène : x = π 0 + π z + π z + π 3 z 3 + v Hypothèse : z et z 3 sont des instruments valides - Ils ne sont pas des déterminants directs de y - Ils sont non-corrélés avec le terme d erreur u - Ils sont corrélés avec y Econométrie/Mass 7

3.4 L estimateur IV et les SLS On peut montrer (cf. cours de M) que dans le cas général l estimateur IV est donné par : IV β = ( Z' X ) Z' Y avec Z : Ensemble des variables exogènes (explicatives non endogènes + instruments) Ce qui correspond à l estimateur des doubles moindres carrés : SLS Xˆ Xˆ β = ( ' ) Xˆ ' Y Avec Xˆ : Ensemble des variables explicatives simulées à partir de l équation d instrumentation : X = Zπ + v Econométrie/Mass 3.5 L estimateur IV et les SLS () X = Zπ + v IV SLS β = β MCO ˆ π = ( Z ' Z ) Z ' X MCO Xˆ = Z ˆ π = Z( Z ' Z) Z' X Y Xˆ SLS = β + u ˆ SLS β = ( Xˆ ' Xˆ ) = ' ' [( Z( Z ' Z) Z' X ) ( Z ( Z' Z ) Z ' X )] ( Z ( Z' Z) Z' X ) = ( Z' X ) Z ' Y Xˆ ' Y Econométrie/Mass 3 Y 3.6 Doubles Moindres Carrés : La forme de l instrumentation Remarque : Chacun des instruments pourrait être utilisé indépendamment comme instrument La meilleure forme d instrumentation est une combinaison linéaire de toutes les variables exogènes Remarque : Si les coefficients de l estimateur IV et de l estimateur SLS sont égaux, la variance des MCO pour l estimation de deuxième étape est invalide Econométrie/Mass 4 8

3.7 Nombre d instruments Lorsqu on a plusieurs variables endogènes, il faut avoir au moins autant d instruments que de variables endogènes Econométrie/Mass 5 4. Le cas particulier des erreurs de mesure Econométrie/Mass 6 4. Erreurs de mesure CEV et estimations IV Reprenons le modèle d erreur de mesure CEV y = β 0 + β x * + β x + u - On observe x au lieu de x * - x = x * + e - e est non corrélé avec x * et x - x est endogène Si l on peut trouver un instrument z pour x t.q. Corr(u) = 0 et Corr(x ) 0 Alors l estimation IV corrige le biais d atténuation Econométrie/Mass 7 9

5. Tester l endogénéité d une variable Econométrie/Mass 8 5. Test de Hausman On sait que : - Les estimateurs MCO et IV sont sans biais et convergents sous l hypothèse d exogénéité - Seul l estimateur IV reste sans biais si l hypothèse d exogénéité est rejetée - L estimateur MCO est préférable à l estimateur IV sous l hypothèse d exogénéité L idée du test de Hausman est de tester l égalité des estimateurs MCO et IV Test disponible sous tous les logiciels usuels Econométrie/Mass 9 5. Test de corrélation des erreurs y = β 0 + β x + β x + u x = π 0 + π z + π z + π 3 z 3 + v Si x est endogène et z un jeu d instruments valides alors le résidu de l équation d instrumentation v est corrélé au résidu de l équation d intérêt u Tester directement cette hypothèse Econométrie/Mass 30 0

5.3 Test de corrélation des erreurs () Procédure en 3 étapes : ) Estimation de l équation d instrumentation et création d une variables de résidus v ) Inclusion du résidu v comme variable explicative de l équation d intérêt 3) Test de significativité du coefficient associé à v Si le coefficient est statistiquement différent de zéro, l hypothèse d exogénéité est rejetée NB : Si l on a plusieurs variables endogène, il faut tester conjointement la significativité des résidus de chaque équation d instrumentation Econométrie/Mass 3 5.4 Tester des restrictions suridentifiées Si l on a un seul instrument pour la variable endogène, il est impossible de tester l absence de corrélation entre l instrument et le terme d erreur : Corr(u) = 0 Modèle «juste identifié» Si l on dispose de plusieurs instruments, le modèle est «sur-identifié» et il est possible de tester l exogénéité d un instrument Econométrie/Mass 3 5.5 Le test OverID Test en trois étapes : ) Estimation de l équation d intérêt par IV et construction du résidu empirique u ) Regression du résidu u sur toutes les variables exogènes du modèle (explicatives + instruments) 3) Test de la significativité jointe des coefficients estimé par un test du multiplicateur de Lagrange : Sous l hypothèse nulle (exogénéité des instruments) : LM = nr ~ χ q avec q le nombre d instruments en excès Econométrie/Mass 33

6. Exemple Econométrie/Mass 34 6. Exemple : Equation de salaire lnwage Expersq + U i = β + βeduci + β3experi + β4 Dependent Variable: LWAGE Method: Least Squares Sample (adjusted): 48 Included observations: 48 after adjustments i i Variable Coefficient Std. Error t-statistic Prob. C -0.504 0.9863 -.6879 0.0089 EDUC 0.07490 0.0446 7.598333 0.0000 EXPER 0.04567 0.0375 3.54906 0.007 EXPERSQ -0.0008 0.000393 -.06833 0.0397 MCO R-squared 0.5680 Mean dependent var.9073 Adjusted R-squared 0.50855 S.D. dependent var 0.7398 S.E. of regression 0.66640 Akaike info criterion.035509 Sum squared resid 88.305 Schwarz criterion.073445 Log likelihood -43.5990 F-statistic 6.866 Durbin-Watson stat.960988 Prob(F-statistic) 0.000000 Econométrie/Mass 35 6. Exemple : Equation de salaire () On suspecte l éducation d être endogène et on a instruments : éducation de la mère (motheduc) et du père (fatheduc) Dependent Variable: EDUC Method: Least Squares Sample: 48 Included observations: 48 Equation d instrumentation : Les instruments sont significatifs Variable Coefficient Std. Error t-statistic Prob. C 9.0640 0.4656.33958 0.0000 EXPER 0.0455 0.0405.3593 0.68 EXPERSQ -0.00009 0.0003-0.83857 0.40 MOTHEDUC 0.57597 0.035894 4.390609 0.0000 FATHEDUC 0.89548 0.033756 5.6573 0.0000 R-squared 0.47 Mean dependent var.65888 Adjusted R-squared 0.0404 S.D. dependent var.85376 S.E. of regression.038967 Akaike info criterion 4.74378 Sum squared resid 758.575 Schwarz criterion 4.3797 Log likelihood -909.768 F-statistic 8.3604 Durbin-Watson.939888 0.000000 stat Prob(F-statistic) Econométrie/Mass 36

6.3 Exemple : Equation de salaire (3) Dependent Variable: LWAGE Method: Two-Stage Least Squares Sample (adjusted): 48 Included observations: 48 after adjustments Instrument list: EXPER EXPERSQ MOTHEDUC FATHEDUC Résultats (automatisé) des Double Moindre Carrés (SLS) Variable Coefficient Std. Error t-statistic Prob. C 0.04800 0.40038 0.05 0.9044 EDUC 0.06397 0.03437.95304 0.055 EXPER 0.04470 0.0343 3.8839 0.00 EXPERSQ -0.000899 0.00040 -.37993 0.057 R-squared 0.35708 Mean dependent var.9073 Adjusted R-squared 0.9593 S.D. dependent var 0.7398 S.E. of regression 0.6747 Sum squared resid 93.000 Durbin-Watson stat.945659 Second-stage SSR.096 Econométrie/Mass 37 6.4 Exemple : Equation de salaire (4) Dependent Variable: LWAGE Method: Least Squares Sample: 48 Included observations: 48 Résultats (manuels) de l instrumentation Variable Coefficient Std. Error t-statistic Prob. C 0.04800 0.49756 0.459 0.9088 EDUCF 0.06397 0.0396.8669 0.063 EXPER 0.04470 0.04084 3.369 0.008 EXPERSQ -0.000899 0.0004 -.34408 0.0334 R-squared 0.049783 Mean dependent var.9073 Adjusted R-squared 0.043059 S.D. dependent var 0.7398 S.E. of regression 0.707456 Akaike info criterion.5500 Sum squared resid.096 Schwarz criterion.9956 Log likelihood -457.743 F-statistic 7.404565 Durbin-Watson stat.95869 Prob(F-statistic) 0.000076 Econométrie/Mass 38 6.5 Exemple : Test d endogénéité Dependent Variable: LWAGE Method: Least Squares Sample: 48 Included observations: 48 L endogénéité de l éducation ne peut pas être rejetée au seuil de 0% Variable Coefficient Std. Error t-statistic Prob. C 0.04800 0.394575 0.904 0.9030 EDUC 0.06397 0.030985.98499 0.048 EXPER 0.04470 0.0339 3.3367 0.0009 EXPERSQ -0.000899 0.000396 -.706 0.037 RESEDUC 0.05867 0.034807.6705 0.0954 R-squared 0.6350 Mean dependent var.9073 Adjusted R-squared 0.5449 S.D. dependent var 0.7398 S.E. of regression 0.66506 Akaike info criterion.03360 Sum squared resid 87.070 Schwarz criterion.080 Log likelihood -430.908 F-statistic 0.496 Durbin-Watson stat.93343 Prob(F-statistic) 0.000000 Econométrie/Mass 39 3