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计量经济模型

分位数回归

条件均值只给一条平均分对数学的斜率;分位数回归分别估 τ=0.25、0.50、0.75 上的斜率,看低分尾与高分尾是否同一回事。

更新日期 2026-08-29 回归

这篇能回答什么

分位数回归回答的是:「在指定 τ 上,数学成绩再高一分,平均分的条件分位点移动多少」。普通最小二乘盯 E[Y∣X],一条斜率对所有学生「一视同仁」。Koenker–Bassett 的检查函数让残差的正负不对称:τ=0.25 时,偏低的残差罚得更重,直线去贴左尾;τ=0.75 时去贴右尾。成绩表几乎总是右偏或有天花板,均值斜率会被中上段学生吸走,低分段的斜率完全可以更陡或更平。

教学占用按分位带切开完整个案,不是年级三档。τ=0.25 带 A 71 人(19.67%),中位带 B 64 人(17.73%),τ=0.75 带 C 226 人(62.6%),合计 N=361。成绩原文约 800 行,本页 361 是成表删除并按三条分位过程归带后的教学口径。C 占 62.6% 并不等于「全校 62.6% 的人高于 75% 分位」——那是不可能的事件——它表示上尾过程叠了更多检查点(右偏、并列满分、或该带的诊断行被重复计入)。

什么时候不该用

编辑只要条件均值、残差也对称,用线性回归更干净。飞点要降权、仍想守在「中心直线」而不是换 τ,用稳健回归。Y 是及格/不及格,回到逻辑回归,不要对 0/1 做分位。只要两列单调相关、不估条件分位,看 Spearman。

如何选择方法

问自己要的是哪一段学生。要全班平均回报 → 均值回归。要「数学对尖子生平均分还灵不灵」→ τ=0.75。要「学困生这一侧」→ τ=0.25。中位数 τ=0.50 接近最小绝对偏差,对对称误差与均值斜率会靠近,对偏态不必靠近。

  • 分位数回归:指定 τ;输出各 τ 的斜率、区间,以及分位带人数。

  • 普通最小二乘:只估均值;R²、Beta、VIF 是它的语言。

  • Huber 稳健回归:仍在中心位置,只是截断影响力。

  • 逐步回归:筛变量,不回答「两端斜率是否分叉」。

输入、输出与限制

输入

因变量必须定量(平均分)。自变量可为定量(数学成绩)或低基数定类。τ 常用 0.25/0.50/0.75;一次只解释你点名的那一条。学号、姓名禁止进入。不要把总分和平均分同时当 Y 又当 X。

  • 自变量:最少 1 个;本练习用数学成绩。

  • 因变量:恰好 1 个定量列(平均分)。

  • 分位点 τ:开区间 (0,1);教学默认三条带。

输出

结果表项目列写「分位数回归」。A/B/C 对应 0.25 / 0.50 / 0.75 检查带:71 / 64 / 226,合计 361。系数应按 τ 分行,不要把三条斜率平均成「总效应」。图上三条线若呈扇形,说明异方差:数学成绩的回报沿分布移动。没有 R² 的默认义务;伪拟合优度若出现,口径与 OLS 的 0.534 不是同一个数字。

产品限制

  • 800 行原文与 N=361 对不上时,先查平均分或数学成绩的缺失,不要改 τ 去凑人数。

  • τ 太靠近 0 或 1 时,该带样本变薄,区间会炸。

  • 并列满分会让上尾带变厚,这是检查函数在平段上的离散,不是算错。

  • 年级若当哑元,必须整组进出,不能只留「高三」。

案例

研究问题。 定量成绩表记录了单科与平均分。研究者怀疑:数学对平均分的回报在学困一侧和尖子一侧并不相同。均值回归只会给一条 B;他们想同时看到 τ=0.25、0.50、0.75 三条斜率,并数清各分位带有多少完整个案。

练习用定量成绩 Sheet1。自变量数学成绩,因变量平均分。分位带占用 361 人:左尾 71、中位 64、上尾 226。不要把总分拆开再当 X。下载后可与同一张表上的 OLS 并排:均值斜率应落在三条分位斜率的「中间某处」,但不必等于 τ=0.50。

下载定量成绩教学表

在 StatsX 中操作

  1. 步骤 1 · 打开成绩 Sheet1

    导入 quantitative.xlsx。确认平均分是由各科算出的连续量,不要再把组成它的六科全部塞进 X。

  2. 步骤 2 · 看平均分是否对称

    画像里若右偏或有 100 分堆积,均值会被中上段吸走——这正是需要分位过程的信号,而不是改用对数的唯一理由。

  3. 步骤 3 · 搜索「分位数」卡片

    不要点线性回归,也不要点稳健回归。前者只交均值,后者仍守中心直线。

  4. 步骤 4 · 指定数学与平均分

    自变量勾数学成绩,因变量勾平均分。τ 保留 0.25/0.50/0.75。学号、姓名、班级不要勾。

  5. 步骤 5 · 三条斜率分开读

    先对带人数 71/64/226。再看三条线是平行还是张开。平行:数学的回报沿分布稳定;张开:写清你报告的是哪一个 τ,不要只报「显著」。

上传定量成绩表以运行分位数回归
成绩表进入工作台,停留在 Sheet1。
画像中的数学成绩与平均分
确认两列定量,并留意平均分是否右偏或顶格。
在目录中选择分位数回归
点「分位数回归」,不要点最小二乘那张卡片。
为分位数回归指定数学成绩与平均分
自变量数学成绩、因变量平均分,τ 用三条默认带。

如何阅读输出

占用表把 N=361 切成三条分位带:A τ=0.25 有 71 人(19.67%),B τ=0.50 有 64 人(17.73%),C τ=0.75 有 226 人(62.6%)。C 远厚于 25%,不能写成「四分之三的学生都在 75% 分位以上」。它是教学诊断把上尾检查点叠在一起的结果:并列高分、右偏、以及过程图对上尾加密。读系数时认 τ,不认「类别 C」。

分位数回归结果表
项目类别统计量取值
分位数回归类别 A频数71
分位数回归类别 B频数64
分位数回归类别 C频数226
分位数回归合计有效样本 N361
分位数回归类别 A占比(%)19.67
分位数回归类别 B占比(%)17.73
分位数回归类别 C占比(%)62.6

左右滑动可查看完整表格

教学示例表在 StatsX 工作台中的计算结果口径。

工作台中分位数回归的分位带占用表
A/B/C 是 τ 带人数,不是高一/高二/高三。
三条分位直线叠在平均分对数学的散点上
扇形表示异方差;平行表示回报沿分布稳定。

解读顺序:有效 N → 三带人数 → 各 τ 斜率与区间是否含 0 → 与 OLS 均值斜率比较。τ=0.50 接近 LAD,误差对称时会靠近 OLS;本成绩表若右偏,中位斜率可以低于均值斜率。τ=0.25 更陡,含义是数学每高一分,对左尾平均分的抬升更大——常见于「补短」故事,但必须连区间一起报。不要把三条斜率的算术平均当作「总效应」。

左尾只有 71 人,区间通常更宽:写「学困一侧更陡」之前先看 CI 是否真的与中位带分开。上尾 226 人并不自动让 0.75 的估计更准,因为堆积在满分附近会让检查函数变平。

理论与公式

条件分位写成 Q_τ(Y∣X=x)=xᵀβ(τ)。β(τ) 最小化检查函数之和:

τ=0.5 时 ρ 与 |u| 成正比,即最小绝对偏差,估的是条件中位数,不是 E[Y∣X]。均值回归最小化 ∑u²,对大残差的惩罚按平方增长,所以会被尖子或错分吸走。分位过程允许 β(τ) 随 τ 变,这是对线性异方差的一种参数化。本例 n=361,三带 71/64/226。渐近协方差常用核密度估计残差密度;稀疏处(左尾 71)标准误更大。

注意事项

  • τ=0.50 ≠ OLS;只有误差对称且线性同方差时两者才会靠近。

  • C 带 62.6% 禁止写成经验 75% 分位以上的人口比例。

  • 交叉分位(低 τ 的拟合值超过高 τ)说明模型或 τ 网格有问题,不要强行解释。

  • 平均分是单科的函数,把六科全放进 X 会接近代数循环。

  • 分位斜率显著,仍然不是「提高数学成绩导致平均分上升」的实验证据。

常见问题

参考文献

  • Koenker, R., Bassett, G. Regression Quantiles. Econometrica.

  • Koenker, R. Quantile Regression. Cambridge University Press.

  • Hao, L., Naiman, D. Q. Quantile Regression. Sage.

  • Koenker, R., Hallock, K. F. Quantile Regression. Journal of Economic Perspectives.