Sozialwissenschaften

Bedeutung instrumenteller Variablen (IV) in der Ökonometrie

In den Bereichen Statistik und Ökonometrie kann sich der Begriff instrumentelle Variablen  auf eine von zwei Definitionen beziehen. Instrumentelle Variablen können sich beziehen auf:

  1. Eine Schätztechnik (oft als IV abgekürzt)
  2. Die in der IV-Schätztechnik verwendeten exogenen Variablen

Als Schätzmethode werden instrumentelle Variablen (IV) in vielen wirtschaftlichen Anwendungen häufig verwendet, wenn ein kontrolliertes Experiment zum Testen des Vorhandenseins eines Kausalzusammenhangs nicht möglich ist und eine gewisse Korrelation zwischen den ursprünglichen erklärenden Variablen und dem Fehlerterm vermutet wird. Wenn die erklärenden Variablen mit den Fehlerausdrücken in einer Regressionsbeziehung korrelieren oder irgendeine Form von Abhängigkeit zeigen, können instrumentelle Variablen eine konsistente Schätzung liefern.

Die Theorie der instrumentellen Variablen wurde erstmals von Philip G. Wright in seiner Veröffentlichung von 1928 mit dem Titel  Der Zolltarif für tierische und pflanzliche Öle eingeführt , hat sich jedoch seitdem in ihren Anwendungen in der Wirtschaft weiterentwickelt.

 

Wenn instrumentelle Variablen verwendet werden

Es gibt verschiedene Umstände, unter denen erklärende Variablen eine Korrelation mit den Fehlerausdrücken zeigen und eine instrumentelle Variable verwendet werden kann. Erstens können die abhängigen Variablen tatsächlich eine der erklärenden Variablen verursachen (auch als Kovariaten bekannt). Oder relevante erklärende Variablen werden im Modell einfach weggelassen oder übersehen. Es kann sogar sein, dass die erklärenden Variablen einen Messfehler aufwiesen. Das Problem bei jeder dieser Situationen besteht darin, dass die herkömmliche lineare Regression, die normalerweise in der Analyse verwendet wird, zu inkonsistenten oder voreingenommenen Schätzungen führen kann. Hier würden dann instrumentelle Variablen (IV) verwendet und die zweite Definition von instrumentellen Variablen wird wichtiger .

Instrumentelle Variablen sind nicht nur der Name der Methode, sondern auch die Variablen, die verwendet werden, um mit dieser Methode konsistente Schätzungen zu erhalten. Sie sind exogen. was bedeutet, dass sie außerhalb der erklärenden Gleichung existieren, aber als instrumentelle Variablen sind sie mit den endogenen Variablen der Gleichung korreliert. Über diese Definition hinaus gibt es eine weitere Hauptanforderung für die Verwendung einer Instrumentenvariablen in einem linearen Modell: Die Instrumentenvariable darf nicht mit dem Fehlerterm der erklärenden Gleichung korreliert werden. Das heißt, dass die Instrumentenvariable nicht dasselbe Problem darstellen kann wie die ursprüngliche Variable, für die sie eine Lösung versucht.

 

Instrumentelle Variablen in ökonometrischen Begriffen

Lassen Sie uns ein Beispiel für ein tieferes Verständnis der instrumentellen Variablen betrachten. Angenommen, man hat ein Modell:

y=Xb + e

Hier ist y ein T x 1-Vektor abhängiger Variablen, X ist eine T x k-Matrix unabhängiger Variablen, b ist akx 1-Vektor von zu schätzenden Parametern und e ist akx 1-Fehlervektor. OLS kann man sich vorstellen, aber in der modellierten Umgebung wird angenommen, dass die Matrix der unabhängigen Variablen X mit den e korreliert sein kann. Dann kann unter Verwendung einer T xk-Matrix unabhängiger Variablen Z, die mit den X korreliert, aber nicht mit den e korreliert sind, ein IV-Schätzer erstellt werden, der konsistent ist:

b IV=(Z’X) -1 Z’y

Der zweistufige Schätzer der kleinsten Quadrate ist eine wichtige Erweiterung dieser Idee.

In dieser obigen Diskussion werden die exogenen Variablen Z instrumentelle Variablen genannt und die Instrumente (Z’Z) -1 (Z’X) sind Schätzungen des Teils von X, der nicht mit den e korreliert ist.

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