In den Bereichen Statistik und Ökonometrie, der Begriff instrumentelle Variablen kann sich auf eine von zwei Definitionen beziehen. Instrumentelle Variablen können sich beziehen auf:
- Eine Schätztechnik (oft als IV abgekürzt)
- 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 der Das Bestehen eines Kausalzusammenhangs ist nicht möglich und es besteht eine gewisse Korrelation zwischen den ursprünglichen erklärenden Variablen und dem Fehlerterm vermutlich. 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 zuerst von Philip G. eingeführt. Wright in seiner Veröffentlichung von 1928 mit dem Titel Der Tarif für tierische und pflanzliche Öle hat sich aber seitdem in seinen 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 Ursachen haben erklärende Variablen (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 Inkonsistenzen führen kann oder voreingenommene Schätzungen, bei denen dann instrumentelle Variablen (IV) verwendet werden und die zweite Definition von instrumentellen Variablen mehr wird wichtig.
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 exogenDies bedeutet, dass sie außerhalb der erklärenden Gleichung existieren, aber als instrumentelle Variablen mit den endogenen Variablen der Gleichung korreliert sind. Über diese Definition hinaus gibt es eine weitere Hauptanforderung für die Verwendung einer Instrumentenvariablen in a lineares Modell: Die instrumentelle Variable darf nicht mit dem Fehlerterm der Erklärung korreliert werden Gleichung. 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
Sehen wir uns ein Beispiel an, um die instrumentellen Variablen besser zu verstehen. 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 ein k x 1-Vektor von zu schätzenden Parametern und e ist ein k x 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 x k-Matrix unabhängiger Variablen Z, die mit den X korreliert, aber nicht mit den e korreliert sind, ein IV-Schätzer erstellt werden, der konsistent ist:
bIV = (Z'X)-1Z'y
Der zweistufige Schätzer der kleinsten Quadrate ist eine wichtige Erweiterung dieser Idee.
In dieser obigen Diskussion werden die exogenen Variablen Z als instrumentelle Variablen und die Instrumente (Z'Z) bezeichnet.-1(Z'X) sind Schätzungen des Teils von X, der nicht mit den e korreliert.