對數(shù)極大似然估計

對數(shù)極大似然估計1第1頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月EViews包含了一些常用方法，如最小二乘法、非線性最小二乘法、加權(quán)最小二乘法、TSLS、GMM、ARIMA、ARCH、GARCH等方法，這些方法可以解決可能遇到的大多數(shù)估計問題。但是，我們在研究中也可能會碰到一些不在上述之列的特殊的模型，這些模型可能是現(xiàn)存方法的一個擴展，也可能是一類全新的問題。為了能解決這些特殊的問題，EViews提供了對數(shù)極大似然估計對象這一工具來估計各種不同類型的模型。對數(shù)極大似然估計對象提供了一個一般的，開放的工具，可以通過這個工具極大化相關(guān)參數(shù)的似然函數(shù)對一大類模型進行估計。

2第2頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

使用對數(shù)極大似然估計對象估計時，我們用EViews的序列生成器，將樣本中各個觀測值的對數(shù)似然貢獻描述為一個未知參數(shù)的函數(shù)?？梢越o出似然函數(shù)中一個或多個參數(shù)的解析微分，也可以讓EViews自動計算數(shù)值微分。EViews將尋找使得指定的似然函數(shù)最大化的參數(shù)值，并給出這些參數(shù)估計的估計標準差。在本章，我們將詳細論述對數(shù)極大似然估計對象，說明其一般特征。并給出了一些可以使用該方法的具體的例子。

3第3頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月§8.1對數(shù)極大似然估計的基本原理§8.1.1極大似然估計的基本原理設(shè)總體的概率密度函數(shù)為P，其類型是已知的，但含有未知參數(shù)（向量）。我們的目的就是依據(jù)從該總體抽得的隨機樣本y1,y2,…,yT，尋求對

的估計。觀測值y1,y2,…,yT的聯(lián)合密度函數(shù)被給定為（8.1.1）其中：y=(y1,y2,…,yT)。將這一聯(lián)合密度函數(shù)視為參數(shù)

的函數(shù)，稱為樣本的似然函數(shù)（likelihoodfunction）。4第4頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月極大似然原理就是尋求參數(shù)的估計值，使得所給樣本值的概率密度（即似然函數(shù)）的值在這個參數(shù)值之下，達到最大。在當(dāng)前的情形下，就是尋求

的估計值，使得似然函數(shù)L(y

;

)

相對于給定的觀測值y1,y2,…,yT而言達到最大值，就被稱為極大似然估計量。

5第5頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月在L(y

;

)關(guān)于i（i=1,2,…,n，n是未知參數(shù)的個數(shù)）的偏導(dǎo)數(shù)存在時，要使L(y

;

)

取最大值，

必須滿足,i=1,2,…,n（8.1.2）由上式可解得n1

向量

的極大似然估計值，而式(8.1.2)也被稱為似然函數(shù)。6第6頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月因為L(y

;

)

與ln[L(y

;

))]

在同一點處取極值，所以也可以由,i=1,2,…,n（8.1.3）求得，因為對數(shù)可將乘積變成求和，所以，式(8.1.3)往往比直接使用式(8.1.2)來得方便。式(8.1.3)也被稱為對數(shù)似然函數(shù)。7第7頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月考慮多元線性回歸模型的一般形式,t=1,2,…,T

(8.1.4)其中k是解釋變量個數(shù)，T是觀測值個數(shù)，隨機擾動項

～，那么

yt服從如下的正態(tài)分布：～其中(8.1.5)8第8頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

y

的隨機抽取的T

個樣本觀測值的聯(lián)合概率函數(shù)為

（8.1.6）這就是變量y的似然函數(shù)，未知參數(shù)向量={1,2,…k,2}。對似然函數(shù)求極大值和對數(shù)似然函數(shù)求極大值是等價的，式(8.1.6)的對數(shù)似然函數(shù)形式為：

（8.1.7）9第9頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月注意，可以將對數(shù)似然函數(shù)寫成t時刻所有觀測值的對數(shù)似然貢獻和的形式，（8.1.8）這里對數(shù)似然的單個貢獻（用小寫字母表示）由下面的式子給出：（8.1.9）10第10頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月式（8.1.7）也可用標準正態(tài)分布的密度函數(shù)

表示

（8.1.10）式中標準正態(tài)分布的對數(shù)似然函數(shù)

為（8.1.11）這里對數(shù)似然函數(shù)每個觀測值的貢獻式(8.1.9)又可以由下面的式子給出：（8.1.12）11第11頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

§8.1.2EViews極大似然對象概述

用對數(shù)極大似然估計來估計一個模型，主要的工作是建立用來求解似然函數(shù)的說明文本。用EViews指定對數(shù)極大似然函數(shù)的說明是很容易的，因為似然函數(shù)的說明只是一系列對序列的賦值語句，這些賦值語句在極大化的過程中被反復(fù)的計算。我們所要做的只是寫下一組語句，在計算時，這些語句將描述一個包含每個觀測值對似然函數(shù)貢獻的序列。12第12頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

注意到，我們能將對數(shù)似然函數(shù)寫成所有觀測值

t的對數(shù)似然貢獻和的形式，

這里單個貢獻由下面的式子給出：

13第13頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月以只含一個解釋變量的一元線性回歸方程為例,t=1,2,…,T假定知道模型參數(shù)的真實值，并且想用EViews產(chǎn)生一個包含每個觀測值的貢獻的序列。

14第14頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月未知參數(shù)向量={0,

1,2},可以將參數(shù)初值賦給系數(shù)向量的c(1)到c(3)元素，然后把下面的賦值語句作為EViews的命令或程序來執(zhí)行。Seriesres=y-c(1)-c(2)*xSeriesvar=c(3)SerieslogL1=-log(2*3.14159*var)/2-(res^2/var)/2前面兩行語句描述了用來存儲計算時的中間結(jié)果的序列。第一個語句創(chuàng)建了殘差序列：res，而第二個語句創(chuàng)建了方差序列：var。而序列l(wèi)ogL1包含了每個觀測值的對數(shù)似然貢獻的集合。15第15頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

下面考慮2個變量的例子：

這里，y,x,w是觀測序列，而={1,2,3,

2}是模型的參數(shù)。有T個觀測值的樣本的對數(shù)似然函數(shù)可以寫成：

這里，是標準正態(tài)分布的密度函數(shù)。16第16頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

將這一例子的對數(shù)極大似然函數(shù)過程寫成下面的賦值語句：Seriesres=y-c(1)-c(2)*x-c(3)*wSeriesvar=c(4)SerieslogL1=log(@dnorm(res/@sqrt(var)))-log(var)/2前面兩行語句創(chuàng)建了殘差序列res和方差序列var，參數(shù)c(1),c(2),c(3)代表了回歸系數(shù)1,2,3，c(4)代表了

2，序列l(wèi)ogL1包含了每個觀測值的對數(shù)似然貢獻的集合。

17第17頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

下面考慮稍復(fù)雜的例子，假設(shè)數(shù)據(jù)是由條件異方差回歸模型生成的：

這里，x,y,w是觀測序列，而={1,2,3,

2,}是模型的參數(shù)。有T個觀測值的樣本的對數(shù)似然函數(shù)可以寫成：

這里，

是標準正態(tài)分布的密度函數(shù)。18第18頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

將這一例子的對數(shù)極大似然函數(shù)過程寫成下面的賦值語句：Seriesres=y-c(1)-c(2)*x-c(3)*wSeriesvar=c(4)*w^c(5)SerieslogL1=log(@dnorm(res/@sqrt(var)))-log(var)/2前面兩行語句創(chuàng)建了殘差序列res和方差序列var，參數(shù)c(1),c(2),c(3)代表回歸系數(shù)1,2,3，c(4)代表

2，c(5)代表

，序列l(wèi)ogL1包含了每個觀測值的對數(shù)似然貢獻的集合。

19第19頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

現(xiàn)在假定不知道模型參數(shù)的真實值，而想使用數(shù)據(jù)來估計它。參數(shù)的極大似然估計被定義為：使得樣本中所有隨機抽取的一組觀測值的聯(lián)合概率密度，即似然函數(shù)取最大值的那組參數(shù)值。而對數(shù)極大似然方法使得尋找這些極大似然估計變得容易了。只需創(chuàng)建一個對數(shù)似然對象，把上面的賦值語句輸入到logL的說明窗口，然后讓EViews來估計這個模型。

20第20頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

在輸入賦值語句時，只需對上面的文本做兩處微小的改動就可以了。首先，把每行開頭的關(guān)鍵字series刪掉（因為似然說明暗含了假定序列是當(dāng)前的）。第二，必須在說明中加入額外的一行（關(guān)鍵字@logL為包含似然貢獻的序列命名）。這樣，要在logL說明窗口輸入下面的內(nèi)容：@logLloglres=y-c(1)-c(2)*x-c(3)*wvar=c(4)*w^c(5)logl=log(@dnorm(res/@sqrt(var)))-log(var)/2對數(shù)似然函數(shù)的第一行，@logLlogl，告訴EViews用logl序列來存儲似然貢獻。余下的行定義了中間結(jié)果的計算和實際的似然貢獻的計算。21第21頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)用EViews估計模型參數(shù)時，它將對不同參數(shù)值重復(fù)執(zhí)行說明中的賦值語句，使用迭代法來求使得對數(shù)似然貢獻最大的一組參數(shù)值。當(dāng)EViews再不能提高全部似然貢獻時，它將停止迭代并在估計輸出中報告最終參數(shù)值和估計標準差。本章下面的部分將更詳細地討論使用似然方法說明，估計和檢驗時要遵循的規(guī)則。22第22頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

要創(chuàng)建一個似然對象，選擇Objects/NewObject.../LogL或者在命令窗口輸入“l(fā)ogL”。似然窗口將打開一個空白說明視圖。說明視圖是一個文本窗口，在這個窗口里可以輸入描述統(tǒng)計模型的說明語句，還可以設(shè)置控制估計程序各個方面的選項。

§8.1.3似然說明23第23頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月1．似然的定義

正如上節(jié)中所描述的那樣，似然說明的主線是一系列賦值語句，在計算時，這些賦值語句將產(chǎn)生一個包含樣本中每個觀測值的對數(shù)似然貢獻的序列。賦值語句的多少可以自己決定。24第24頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

每個似然說明都必須包含一個控制語句，該語句命名了保存似然貢獻的序列。語句的格式為：

@logLseries_name這里@logL是關(guān)鍵字，series_name是保存似然貢獻的序列的名字，可以寫在似然說明的任何位置。例如，對于一元線性回歸方程的似然說明來說，第一行：@logLlogl是似然貢獻的序列的說明。當(dāng)對模型進行計算時，EViews將在現(xiàn)有參數(shù)值下執(zhí)行每個賦值語句，并將結(jié)果保存到指定名稱的序列里。如果序列不存在，系統(tǒng)將自動創(chuàng)建，如果已經(jīng)存在，系統(tǒng)將使用現(xiàn)有的序列，并覆蓋序列原來的內(nèi)容。25第25頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月如果想在估計完成后刪除說明中的一個或多個序列，可以使用@temp語句：

@tempseries_name1sereis_name2...這個語句告訴EViews在對說明的計算完成后，刪除列表中的序列。如果在logL中創(chuàng)建了許多中間結(jié)果，又不愿意工作文件因包含這些結(jié)果的序列而弄得混亂的話，刪除這些序列將是很有用的。例如，圖8.2中的最后一行語句就是命令EViews在估計結(jié)束后，刪除估計產(chǎn)生的中間序列res、var和logl。這里需要強調(diào)一點，在似然說明的文本中可以加入說明語句，說明語句的前面加上撇號“”，則這個語句將不被執(zhí)行。26第26頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

2．參數(shù)名

在上面的例子中，我們使用了系數(shù)c(1)到c(5)作為未知參數(shù)的名稱。更一般的，出現(xiàn)在說明中一個已命名的系數(shù)向量中的每一個元素都將被視為待估參數(shù)。例如創(chuàng)建2個命名的系數(shù)向量：beta(2)sigma(1)

于是可以寫出下面的似然說明：

@logLlogL1

res=cs-beta(1)-beta(2)*incvar=sigma(1)logl1=log(@dnorm(res/@sqrt(var)))-log(var)/227第27頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

由于說明中的已命名的系數(shù)向量的所有元素都將被視為待估參數(shù)，必須確定所有的系數(shù)確實影響了一個或多個似然貢獻的值。如果一個參數(shù)對似然沒有影響，那么在試圖進行參數(shù)估計時，將遇到一個奇異錯誤。應(yīng)該注意到除了系數(shù)元素外所有的對象在估計過程中都將被視為固定的，不可改變的。例如，假定omega是工作文件中一個已命名的標量(scalaromega)，如果將子表達式var定義如下:

var=omega

EViews將不會估計omega。omega的值將被固定在估計的開始值上。

28第28頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月3．估計的順序

logL說明包含了一個或多個能夠產(chǎn)生包含似然貢獻的序列的賦值語句。在執(zhí)行這些賦值語句的時候，EViews總是從頂部到底部執(zhí)行，所以后面計算要用到的表達式應(yīng)放在前面。EViews對整個樣本重復(fù)地計算每個表達式。EViews對模型進行重復(fù)計算時采用方程順序和樣本觀測值順序兩種不同方式，這樣就必須指定采用那種方式，即觀測值和方程的執(zhí)行順序。

29第29頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）觀測值順序（@byobs）默認情形下，EViews用觀測值順序來計算模型，此種方式是先用第一個觀測值來計算所有的賦值語句，接下來是用第二個觀測值來計算所有的賦值語句，如此往復(fù)，直到估計樣本中所有觀測值都使用過。這是用觀測值順序來計算遞歸模型的正確順序，遞歸模型中每一個觀測值的似然貢獻依賴于前面的觀測值，例如AR模型或ARCH模型。30第30頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）方程順序（@byeqn）

可以改變計算的順序，這樣EViews就可以用方程順序來計算模型，先用所有的觀測值來計算第一個賦值語句，然后用所有的觀測值計算第二個賦值語句，如此往復(fù)，對說明中每一個賦值語句都用同樣方式進行計算。這是用中間序列的總量統(tǒng)計作為后面計算的輸入的模型的正確順序。可以通過在說明中加入一條語句來聲明所選擇的計算方法。要用方程順序來計算，僅加一行關(guān)鍵字“@byeqn”。要用樣本順序來計算，可以用關(guān)鍵字“@byobs”。如果沒有給出關(guān)鍵字，那么系統(tǒng)默認為“@byobs”。31第31頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月例8.1一元線性回歸方程的極大似然估計

以例3.1的消費函數(shù)作為例子，分析普通回歸方程的極大似然估計方法。消費函數(shù)的被解釋變量cs為實際居民消費，解釋變量為實際可支配收入inc，變量均為剔除了價格因素的實際年度數(shù)據(jù)，樣本區(qū)間為1978～2006年。那么凱恩斯消費函數(shù)的方程形式就可以寫成：

(8.2.5)

其中：ut服從標準正態(tài)分布，cs=CS/CPI，inc=YD/CPI，CPI代表1978年為1的居民消費價格指數(shù)，

代表自發(fā)消費，

代表邊際消費傾向，則參數(shù)向量為=(，，u2)'，觀測值個數(shù)T=29。

32第32頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月利用前面的式(8.2.2)，我們可以寫出這個方程的對數(shù)極大似然函數(shù)

(8.2.6)

(8.2.6)式中zt=(cst-

-×inct)/

u。33第33頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月利用極大似然方法求解，作為@byobs語句的一個例子，考慮下面的說明：EViews用觀測值順序來計算模型，此種方式是先用第一個觀測值來計算所有的賦值語句，接下來是用第二個觀測值來計算所有的賦值語句，如此往復(fù)，直到估計樣本中所有觀測值都使用過。本例將方差作為未知參數(shù)c(3)，一起求解。

34第34頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月進行極大似然求解之后，得到

和

的估計值:c(3)是方差的估計結(jié)果。這個結(jié)果與最小二乘法得到的結(jié)果完全相同。

35第35頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月作為@byeqn語句的一個例子，考慮下面的說明：進行極大似然求解之后，得到

和

的估計值:

36第36頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月例8.4具有異方差的一元線性回歸模型的極大似然估計

根據(jù)第4章例4.1，各省人均家庭交通及通訊支出(cum)和可支配收入(in)的關(guān)系，樣本個數(shù)為30，考慮如下具有異方差性的方程：(8.2.40)為消除方程中的異方差，利用加權(quán)最小二乘法求解，設(shè)êt=cumt–

0–1int，w=1/|ê|，可以寫出式(8.2.40)的對數(shù)極大似然函數(shù)

(8.2.41)它的未知參數(shù)向量為=(0,1)。

37第37頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月也可用同樣的處理方法利用極大似然方法求解，作為@byeqn語句的一個例子，考慮下面的說明：

這個說明通過利用殘差res建立加權(quán)向量w=1/abs(res)來完成一個加權(quán)最小二乘回歸。res的賦值語句計算了在每次計算時的殘差，而這被用做構(gòu)造權(quán)重序列。@byeqn語句指示EViews在一個給定的迭代過程中，必須先算出所有的殘差res，然后再計算殘差的加權(quán)向量w。本例方差用樣本方差替代，也可將方差作為未知參數(shù)c(3)，一起求解。

38第38頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月利用極大似然方法估計出未知參數(shù)

后，寫出方程為：(-392.6)(225.5)39第39頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

§8.1.4極大似然估計量的計算方法

極大似然估計量的計算方法有許多種，有解析方法，也有數(shù)值解法。設(shè)=(1,2,…,n)是待求的未知參數(shù)向量，如例8.1中=(,,2),異方差例子中=(,2,)。首先求極大似然估計的迭代公式。為求極大似然估計，需要求解(8.1.13)設(shè)是超參數(shù)向量的精確值，采用Taylor展開式，取一次近似，并設(shè)表示參數(shù)空間上的任意一點，則可將lnL(y;)/表示成(8.1.14)40第40頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月令其為0，可得(8.1.15)于是得到迭代公式(8.1.16)41第41頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月求(l)

(l=1,2,…)，它的收斂值(8.1.17)為所求的極大似然估計。式(8.1.16)中對數(shù)似然函數(shù)的二階導(dǎo)數(shù)矩陣

2lnL/

被稱為海塞(Hessian)矩陣，而對數(shù)似然函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)lnL/

被稱為得分向量或Jacobian向量。計算式(8.1.16)中的海塞(Hessian)矩陣的逆矩陣，計算量是很大的。計算式(8.1.16)的方法有多種，近似的方法可節(jié)省時間但缺少嚴密性，而嚴密的方法又有計算時間長的缺點。實際應(yīng)用中要根據(jù)所用計算機的功能選擇適當(dāng)?shù)姆椒ā?2第42頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.

解析導(dǎo)數(shù)

默認情形下，當(dāng)極大化似然函數(shù)和形成標準差的估計時，EViews計算似然函數(shù)關(guān)于參數(shù)的數(shù)值微分。也可以用@deriv語句為一個或多個導(dǎo)數(shù)指定解析表達式，該語句格式為：

@derivpname1sname1pname2sname2...這里pname是模型中的一個參數(shù)名稱，而sname是由模型產(chǎn)生的對應(yīng)的導(dǎo)數(shù)序列的名稱。例如@derivc(1)grad1c(2)grad2c(3)grad3grad1=xa/dgrad2=grad1*x1grad3=grad2*x243第43頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.

導(dǎo)數(shù)步長

如果模型的參數(shù)沒有指定解析微分，EViews將用數(shù)值方法來計算似然函數(shù)關(guān)于這些參數(shù)的導(dǎo)數(shù)。在計算導(dǎo)數(shù)時的步長由兩個參數(shù)控制：r

(相對步長)和

m（最小步長）。用(i)表示參數(shù)在第

i

次迭代時的值，那么在第

i+1次迭代時的步長由下式定義：

雙側(cè)數(shù)值微分被定義為：

44第44頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月而單側(cè)數(shù)值微分則由下式計算：(8.19)這里logL是似然函數(shù)。雙側(cè)導(dǎo)數(shù)更加精確，但它要對似然函數(shù)進行的計算量大概是單側(cè)導(dǎo)數(shù)的兩倍，運行時間上也是如此。

45第45頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

@derivstep可以用來控制步長和在每次迭代時計算導(dǎo)數(shù)的方法。關(guān)鍵字@derivstep后面必須設(shè)置三項：參數(shù)名（或用關(guān)鍵字@all代替）；相對步長；最小步長。默認設(shè)置（近似的）為：

@derivstep(1)@all1.49e-81e-10這里括弧里的“１”表示用的是單側(cè)導(dǎo)數(shù)，而@all關(guān)鍵字表示設(shè)置的步長適用于所有參數(shù)。@all后面第一個數(shù)值是相對步長，第二個數(shù)值是最小步長。默認的相對步長為r＝1.4910-8，而最小步長為m＝10-10。

46第46頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月§8.1.5估計

一旦定義了一個似然對象，可以用EViews來尋找使得似然函數(shù)取極大值的參數(shù)值。只需在似然窗口工具欄中單擊Estimate就可以打開估計對話框。在這個對話框里有許多用來控制估計過程不同方面的選項。大多數(shù)問題使用默認設(shè)置就可以。單擊OK，EViews將用當(dāng)前的設(shè)置開始估計。

47第47頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

1．初值

由于EViews使用迭代法來求極大似然估計，初值的選擇就顯得非常重要了。對于似然函數(shù)只有一個極大值的問題，只是經(jīng)過多少次迭代使估計收斂的問題。對于那些多個極大值的似然函數(shù)所面臨的問題是決定選擇極大值中哪一個。在某些情況下，如果不給出合理的初值，EViews將無法作出估計。默認情況下，EViews使用存儲在系數(shù)向量的值。如果在說明中用了@param語句，那么就用語句指定的值來代替。

48第48頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

在前述的例子中，為均值方程系數(shù)賦初值的一個方法是簡單的OLS法，這是因為即使在異方差性（有界）存在的條件下，OLS也提供了一致的點估計。為了用OLS估計值作為初值，首先要估計OLS方程：ycxz在對這個方程進行估計后，C系數(shù)向量中的元素c(1)，c(2)，c(3)將包含OLS估計的結(jié)果。49第49頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

要設(shè)置c(4)表示OLS估計的殘差方差，可以在命令窗口中輸入下面的賦值語句：c(4)=eq1.@se^2?？蛇x擇地，可以利用簡單的賦值語句任意設(shè)置參數(shù)值：c(4)=0.005如果在執(zhí)行了OLS估計及其后面的命令后馬上估計logl模型的話，那么將用設(shè)置在C向量里的值作為初值。象上面提到的那樣，將參數(shù)初始值賦值為已知值的另一種方法是在似然模型說明中加入@param語句。例如，如果在logl的說明中加入了下面的行:@paramc(1)0.1c(2)0.1c(3)0.1c(4)0.005那么EViews會將初值設(shè)置為:c(1)=c(2)=c(3)=0.1，c(4)=0.005。50第50頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

2．估計樣本

在估計對數(shù)似然函數(shù)的參數(shù)時，EViews就在Estimation對話框里指定了將使用的觀測值的樣本。EViews在當(dāng)前參數(shù)值下，將使用觀測值順序或方程順序用樣本中的每一個觀測值來對logl中每個表達式進行計算。所有這些計算都服從于EViews中關(guān)于序列表達式計算的規(guī)則。如果在對數(shù)似然序列的初始參數(shù)值中有缺少值，EViews將發(fā)出錯誤信息而估計過程也將終止。相對于其他的EViews內(nèi)部過程的處理方式，在估計模型參數(shù)時logl估計不能進行終點調(diào)整或是去掉那些欠缺值的觀測值。51第51頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月§8.1.6LogL視圖

(1)likelihoodSpecification:顯示定義和編輯似然說明的窗口。(2)EstimationOutput:顯示通過最大化似然函數(shù)得到的估計結(jié)果。(3)CovarianceMatrix:顯示參數(shù)估計的協(xié)方差矩陣。這是通過計算在最優(yōu)參數(shù)值下一階導(dǎo)數(shù)的外積的和的逆求得的?？梢杂聾cov這個函數(shù)將其保存為(SYM)矩陣。(4)WaldCoefficientTest:執(zhí)行Wald系數(shù)限制檢驗。參看系數(shù)檢驗，關(guān)于Wald檢驗的討論。52第52頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

(5)Gradients:如果模型沒有被估計，顯示當(dāng)前參數(shù)值下logL的梯度（一階導(dǎo)數(shù)）視圖，若模型已經(jīng)被估計，則顯示收斂的參數(shù)值下logL的梯度視圖。當(dāng)處理收斂問題時，這些圖將成為有用的鑒別工具。梯度表格視圖可以檢查似然函數(shù)的梯度。如果模型迭代尚未收斂，那么就在當(dāng)前參數(shù)值下計算梯度，若模型已經(jīng)估計出來了，就在收斂的參數(shù)值下計算。53第53頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

視圖在處理收斂性或奇異點問題時是一個有用的鑒別工具。一個常見的問題是，由于錯誤的定義似然過程，不恰當(dāng)?shù)某踔?，或是模型不可識別等導(dǎo)致某個參數(shù)的導(dǎo)數(shù)為零可能產(chǎn)生奇異矩陣。54第54頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

(6)CheckDerivatives(檢查導(dǎo)數(shù))可以用CheckDerivatives視圖來檢查數(shù)值微分或是解析微分表達式的是否有效。如果使用了@param語句，顯示在初值下數(shù)值微分和解析微分（如果可獲得）的值，如果沒有使用@param語句，則給出在當(dāng)前值下數(shù)值微分和解析微分的值，以及用模型中所有樣本計算的每個系數(shù)數(shù)值微分的和。55第55頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月該視圖的第一部分列出了用戶提供的導(dǎo)數(shù)的名稱，步長參數(shù)和計算導(dǎo)數(shù)時使用的系數(shù)值。本例中列出的相對步長和最小步長都是默認設(shè)置。第二部分用模型中所有樣本計算了每個系數(shù)的數(shù)值微分的和，如果可能的話，還要計算解析微分的和。56第56頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月§8.1.7LogL過程

(1)Estimate:彈出一個設(shè)置估計選項的對話框，并估計對數(shù)似然函數(shù)的參數(shù)。(2)MakeModel:建立一個估計對數(shù)似然函數(shù)說明的未命名的模型對象。(3)MakeGradientGroup:在參數(shù)估計值下創(chuàng)建一個未命名的對數(shù)似然函數(shù)的梯度組（一階導(dǎo)數(shù)）。這些梯度常用來構(gòu)造拉格朗日乘數(shù)檢驗。(4)UpdateCoefsfromLogL:用似然函數(shù)對象得出的估計值來更新系數(shù)向量。該過程可以將極大似然估計結(jié)果作為其他估計問題的初始值。大多數(shù)這些過程和EViews的其他估計對象相似。下面我們將著重介紹LogL對象所獨有的特征。57第57頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月LogL對象的標準輸出除了包含系數(shù)和標準差估計外，還描述了估計的方法，估計使用的樣本，估計的日期和時間，計算順序以及估計過程收斂的信息,EViews還提供了對數(shù)似然函數(shù)值，平均對數(shù)似然函數(shù)值，系數(shù)個數(shù)以及三個信息標準。

58第58頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月§8.1.8問題解答

由于logL對象的極大的靈活性，在使用對數(shù)似然方法進行估計時比使用其他EViews的內(nèi)部估計方法更容易出錯。如果在估計時遇到了困難，下面的建議將幫助解決這些問題。

(1)檢查似然說明

一個簡單錯誤包括錯誤符號就可以使估計過程停止工作。必須檢查模型的每個參數(shù)是否確實定義了（在某些說明中可能不得不將參數(shù)標準化）。另外，模型中出現(xiàn)的每個參數(shù)必須直接的或間接的影響似然貢獻。CheckDerivatives視圖可以部分的解決后者的問題。59第59頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

(2)選擇初值

如果由于缺失值或數(shù)學(xué)運算域錯誤（對負數(shù)取對數(shù)或取平方根，除數(shù)為零等等）導(dǎo)致樣本中似然貢獻無法評價，那么將立刻停止估計并給出錯誤信息：“Cannotcompute@loglduetomissingvalues”。另外，選擇的初值不恰當(dāng)也可能使似然函數(shù)效果不理想。應(yīng)該給參數(shù)一個合理的初值。如果有一個近似求解該問題的簡單的估計技術(shù)，可以把由該方法得到的估計值作為極大似然估計的初值。

(3)檢查導(dǎo)數(shù)

如果使用解析微分，使用CheckDerivatives視圖來確認是否已經(jīng)正確的標記了導(dǎo)數(shù)。如果使用的是數(shù)值微分，就要考慮指定解析微分或是調(diào)整導(dǎo)數(shù)方法或步長選項。60第60頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

(4)估計前正確地處理滯后值問題

和其他EViews估計程序相比，在估計一個對數(shù)似然模型時，logL估計程序不會用NA或滯后形式從樣本中自動去掉某個觀測值。如果似然說明包含滯后值，必須從估計樣本的開始值中去掉一些觀測值，或者必須對說明作出標記從而使前面樣本中的錯誤值不會影響到整個樣本（參見AR(1)和GARCH模型的示例）。既然用來評價似然函數(shù)的序列包含在工作文件中（除非使用了@temp語句刪除它們），那么可以利用這些中間結(jié)果序列來檢驗對數(shù)似然和中間序列的值，以發(fā)現(xiàn)滯后和缺值的問題。61第61頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

(5)修正模型參數(shù)

如果有導(dǎo)致數(shù)學(xué)錯誤的參數(shù)值的問題，可以考慮修正模型參數(shù)以將之限制在其有效域內(nèi)。我們看到的大多數(shù)估計過程中的錯誤信息本身具有解釋。而錯誤信息“nearsingularmatrix(近似奇異矩陣)”卻不是很明確的。當(dāng)EViews不能求由導(dǎo)數(shù)外積的和構(gòu)成的矩陣的逆以致不能決定最優(yōu)化過程下一步的方向時，就給出這個錯誤信息。這個錯誤可能意味著各種類型的錯誤，其中包括不適當(dāng)?shù)某踔担钱?dāng)在理論上或?qū)τ行?shù)據(jù)，模型不可識別時，幾乎總是出現(xiàn)這種錯誤。62第62頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月§8.1.9限制

必須注意對數(shù)似然中估計參數(shù)使用的算法并不是對任意的問題都適用的。在似然貢獻的導(dǎo)數(shù)的外積的和的基礎(chǔ)上，該算法給出了對數(shù)似然函數(shù)的Hessian矩陣的近似值。該近似值是建立在極大似然目標函數(shù)的函數(shù)形式和統(tǒng)計特性的基礎(chǔ)之上的。此外，只有當(dāng)描述似然貢獻的序列，其單個貢獻都被正確的設(shè)定并具有好的理論時，對數(shù)似然定義的參數(shù)值的標準差才有意義。

63第63頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月用來描述似然貢獻的表達式必須遵守EViews關(guān)于序列表達式的規(guī)則。這些限制暗示我們不能在似然說明中使用矩陣運算。為了寫出聯(lián)立方程模型的似然函數(shù)，必須寫出行列式和二次型的表達式。對于那些多于三個方程的模型而言，這樣做盡管是可能的，但會很繁瑣。這種情況的例子參見多元GARCH程序。另外，對數(shù)似然方法不能直接處理一般的不等式約束的最優(yōu)化問題。64第64頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月§8.2實例

一、AR(1)模型的極大似然函數(shù)

一階自回歸過程有如下形式，記作AR(1)：(8.2.8)～在此情形下，總體參數(shù)向量為=(c,,

2)。當(dāng)||<1時，存在一個滿足(8.2.8)的協(xié)方差平穩(wěn)過程，(8.2.8)可寫成MA()過程：

65第65頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

上式取期望：

所以平穩(wěn)AR(1)過程的均值為其方差為

66第66頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月首先考察樣本中第一個觀察值y1的概率分布。由于在|

|<1時，存在一個滿足(8.2.8)的協(xié)方差平穩(wěn)過程，此時，，

所以，第一個觀察值的密度函數(shù)形如(8.2.9)

67第67頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

接下來考慮第二個觀察值

Y2在觀察到的

Y1=y1條件下的分布。由(8.2.8)(8.2.10)可以將隨機變量

Y1視做確定性常數(shù)

y1。在此情形下，(8.2.10)給出Y2作為常數(shù)(c+y1)

和隨機變量

u2的和。因此～，(8.2.11)

68第68頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月一般地，Y1

,

Y2

,。。。,

Yt-1只通過

Yt-1

對

Yt起作用，第

t個觀察值以前

t-1個觀察值為條件的分布為：

(8.2.12)69第69頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

完全樣本的似然函數(shù)為

(8.2.13)其對數(shù)似然函數(shù)可由(8.2.13)取對數(shù)求得：(8.2.14)將(8.2.11)和(8.2.12)代入(8.2.14)，由AR(1)過程得到一個樣本量為T的樣本的對數(shù)似然為(8.2.15)70第70頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

例8.2AR(1)模型的極大似然估計

我們用數(shù)據(jù)生成過程生成Y，其中ut是一個白噪聲過程，即ut～i.i.d.N(0,2)

。根據(jù)AR(1)過程的樣本量為T的對數(shù)似然函數(shù)為(8.1.15)式。71第71頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月可以寫出式(8.2.16)的對數(shù)似然函數(shù)，總體參數(shù)向量為。利用最小二乘估計給出初值：c=-0.5,=0.85,2=eq1.@se^2=0.87。72第72頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

利用極大似然估計方法估計的AR(1)模型:

@LOGLLOGL1@PARAMC(1)-0.5PHI(1)0.85S2(1)0.87RES=@RECODE(D1=1,Y-C(1)/(1-PHI(1)),Y-C(1)-PHI(1)*Y(-1))VAR=@RECODE(D1=1,S2(1)/(1-PHI(1)^2),S2(1))SRES=RES/@SQRT(VAR)LOGL1=LOG(@DNORM(SRES))-LOG(VAR)/2@TEMPRESVARSRESLOGL1在這個說明文本中，參數(shù)C(1)和PHI(1)分別代表了式(8.3.5)中的未知參數(shù)c和；S2就是對數(shù)似然函數(shù)(8.3.6)中的待估參數(shù)2；D1是一個序列，它的第一個值為1，其余的值均為0；@RECODE函數(shù)的第一個參數(shù)是條件，如果滿足，執(zhí)行第一個表達式；否則執(zhí)行第二個表達式。73第73頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月AR(1)模型的表達式為：（-3.19)(17.34)74第74頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、GARCH(p,q)的極大似然函數(shù)

標準的GARCH(p,q)模型的形式為：(8.2.19)要想寫出GARCH(p,q)模型的極大似然函數(shù)，首先要分析擾動項

ut

的密度函數(shù)。為了方便起見，我們對方程(8.2.19)采用另外一種方法來表示，它對

ut的序列相關(guān)施以更強的假定。假定；(8.2.20)這里，{vt}是一個i.i.d.序列，其均值為0，方差為1：75第75頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

如果

ht的變化服從(8.2.21)那