4.5.2. Гипотезы, допускающие проверку
Пусть
где
и матрица X имеет размер
и ранг
Предположим, что мы хотим проверить гипотезу
где А — известная
-матрица
Поскольку матрица X теперь имеет неполный ранг, возникает новая проблема. Может оказаться, что гипотезу
вообще нельзя проверить. Например, если строки матрицы А не зависят линейно от строк матрицы X (и, следовательно,
то, согласно теореме 3.9 из § 3.8.1, для каждого
существует некоторое
удовлетворяющее уравнениям
Такое
определяется однозначно, если
В последнем случае уравнения
являются просто идентифицирующими ограничениями для определения
так что значения вектора 0 не ограничиваются каким-либо подмножеством пространства 91 [X]. Поэтому, если
обозначает
строку матрицы А, мы можем игнорировать любое уравнение
для которого
не зависит лйнейно от
строк матрицы X, и наша допускающая проверку гипотеза описывается оставшимися уравнениями. Приходим к следующему определению.
Определение. Говорят, что гипотеза
допускает проверку (testable), если строки матрицы к линейно выражаются через строки матрицы X, т. е. если существует такая
-матрица
для которой
Это определение применяется, когда строки матрицы А не являются линейно независимыми. Однако если
-матрица А имеет ранг
то и матрица
должна иметь ранг
(поскольку
см.
Указанное определение применимо и к более общему случаю
где
и
Чтобы показать это, сдвинем начало координат (как в разд. 3.9.2) и редуцируем модель и гипотезу к виду
Здесь
где
решение уравнения
-Хро. Ясно, что исходная модель допускает проверку тогда и только тогда, когда проверку допускает преобразованная гипотеза.
Заметим, наконец, исходя из разд. 3.8.2, что гипотеза Я допускает проверку тогда и только тогда, когда каждая линейная комбинация
оцениваема.
Теорема 4.6. Пусть гипотеза
где А — матрица размера
ранга
допускает проверку, и пусть RSS и
минимальные значения
без указанных линейных ограничений и при наличии таковых соответственно. Тогда
(i) если гипотеза Я верна, то
(ii)
, где
- любое решение уравнения
Доказательство. (i) Приведем сначала модель и гипотезу к виду (4.41). При этом модель принимает вид
где
поскольку
гипотеза Н обращается в
На основании разд. 3.9.2 замечаем, что пространство
имеет размерность
Кроме того, поскольку
то
При выполнении гипотезы
справедливо равенство
в силу
Искомый результат получаем теперь, вспоминая теорему 4.5.
(ii) Из соотношения (3.68) (разд. 3.9.2) вытекает
(см.
поскольку
К приведенным результатам можно прийти и другим, правда, довольно унылым путем, опираясь только на свойства обобщенных обратных матриц (см.
Часть (i) доказанной теоремы более важна в практическом отношении, поскольку RSS и
часто можно получать простым дифференцированием или даже, как во многих ситуациях дисперсионного анализа
из вида самих формул.
Упражнения 4е
(см. скан)