Pendekatan Gee dan Quasi-Likelihood Dalam Generalized Linfar Mixed Model

PENDEKATAN GEE DAN QUASI-LIKELIHOOD
DALAM GENERALIZED LINEAR MIXED MODELS

PROGRAM PASCA SARJANA
INSTITLIT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2000

RINGKASAN

ANANG KURNIA. Pendekatan GEE dan Quasi-Li kelihood dalam G e n e r a m
Linear Mixed Models. (Dibawah

bimbingan ASEf SAEFUDDIN dan

BAMBANG JUANDA).
Gawalized Linear Mixed Models (GLMM) merupakan tmri model linear
,J

yang menyerbkan pengaruh acak dan pengaruh tetap ddam model dengan


peubah respons (outcome) yang tidak hams menyebar normal. GLMM adalah
hasil perkembangan dari dua model yaitu linear mixed models (LMM) dan

generalized linear model3 (GLM). Dalam perkembangannya GLMM rnenawarkan
suatu Wri model linear yang lebih menyeluruh dalam mengungkap hal-ha1
yang lebih kompleks terutama yang berkaitan dengan pengaruh acak,
komponen ragam dan bentuk sebaran data peubah respons yang tidak normal.
Untuk menduga parameter dalam GLMM, metode maksimum likelihood

digunakan sebagai pendekatrtn standar. Akan tetapi masalah kornputasi masih
menjadi hambatan karma fungsi likelihood yang diperoleh menjadi tidak
sesederhana seperti pada model linear klasik Metodemetode pendekatan dan

alternatif telah banyak disampaikan para pakar seperti : metode Monk Carlo

ML (Karim dan Zeger, 1W; McCuUoch, 1997), aplikasi algoritma EM (Stele,
19%; Aitkin, 1999), quasi-likelihoad (Brelow dan Clayton, 1983; Wolfinger dan
VConnell, 1983;Pawitan, 1998).

Dalam penelitian ini klaah dipusatkan pada aplikasi metode quasilikelihood dengan algoribna Shall/ Wolfinger dan pendekatan Gamdizd


Estimating Eqwtiotts, GEE (Zeger dan Liang, 1986). Pendekatan GEE digunakan
untuk melihat kemungkinan pendekatan secara marginal yaitu apabila evaluasi
hanya difokuskan pada komponen ktap dari model campuran.
Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa GEE cukup mempunyai
harapan untuk digunakan sebagai pendekatan marginal pada kasus GLMM.

Pendugaan parameter yang dihasilkan GEE tidak berbeda dengan hasil metode

quasi-likdihood dan bahkan menunjukkan kecenderungan menghasilkan

penduga ragam koefisien yang lebih k i l .

PENDEKATAN GEE DAN QUASI-LIKELIHOOD
DALAM GENERALIZED LINEAR MIXED MODELS

Oleh
ANANG KURNlA
97108


TESIS
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mernperoleh

Gelar Magister Sains
pada Program Studi Statistika Program Pasca Saqana
di
Insititut Pertanian Bogor

PROGRAM STUD1 STATISTLKA
PROGRAM PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2000

Judul

: PENDEKATAN GEE DAN QUASI-LIKELIHOOD DALAM

GENERALIZED LINEAR MIXED MODELS


Nama Mahasiswa

: ANANG KURNlA

Program Studi

: STATISTIKA

Nomor Pokok

: 97108

Menyetujui :
1. Komisi Pembimbing

Dr. Ir. A s e ~Saefuddin MSG.
Ketua

Dr. Ir. B6mbana Juanda. MS.


2. Ketua Program Studi
Statistika

3. Direktur Program

Dr. Ir. Aunuddin

Tanggal Lulus : 5 Mei 2000

Anggota

RIWAYAT HLDUP

Penulis dilahirkan di Tasikmalaya pada tanggal 24 Agustus 1973 sebagai putera
kedua dari dua bersaudara keluarga Bapak Hadian Supratman dan Ibu M. Suryati.

Pada tahun I986 penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar pada SD
Negeri 1 Rajadatu. Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Menengah Pertama di

SMP Negeri Cineam pada tahun 1989 dan menyeledan Sekolah Menengah Atas di


SMA Negeri I Tasikmalaya pada tahun 1992.
Tahun 1996 Penulis berhasil menyelesaikan pendidikan Sarjana di Institut
Pertanian Bogor dengan bidang keahlian Statistika. Pada tahun 1 997 Penulis diterirna
sebagai mahasiswa Program Pasca Saijana di Institut PertarW Bogor pada Program

Studi Statistika.
Sejak tahun 1997 sarnpai sekarang Penulis menjadi dosen pada Jurusan Statistika
Fakuitas Matematika dan Ilmu Pengetahuan A l a r q Institut Pertanian Bogor.

Penulis menikah dengan Dian Handayani pada tahun 1998 dan pada s a t ini
tengah menunggu kelahlran putra pertamanya.

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan
rahmat-Nya tulisan dengan judul Pendekatan GEE dan Quasi-Likelihood dalam

Generalized Linear Mixed Models telah dapat diselesaikan dengan baik.
Tulisan ini rnerupakan d a h satu syarat dalam menyelesaikan pendidikan S2
pada Program Studi Statistika , Program Pasca Sarjana, lnsititut Pertanian Bogor.


Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terirna k s i h kepada Dr. Ir Asep

Saefuddin, MSG. dan Dr. Ir. Bambang Juanda, MS, atas segala bimbingan dan
pengarahannya sejak persiapan penelitian hingga tersusunnya tulisan ini.

Ungkapan

senada Penulis sampaikan kepada:
1 . Ketua Jurusan dan segenap dosen pada Jurusan Statistika FMIPA-IPB yang telah

banyak

memberikan dorongan dan

pengertian

selama penelitian dan

penyelesaian tulisan ini.

2. Istri, orang tua dan saudara-saudaraku yang senantiasa memberikan semangat,

dorongan dan doa yang tulus.
3. Semua pihak yang telah memberikan bantuan, bak moril maupun mated, yang

tidak dapat Penulis sebutkan satu per satu.
Semoga karya kecil ini dapat memberikan manfaat bagi yang membutuhkan.

Bogor, Mei 2000
Penulis

DAETAR IS1

Hal
I. PENDAHULUAN .........................................................................................

1

1.1. Latar Belakang ....................................................................................
1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian


I

.......................................................

2

II. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................
2.1. Data Biner ..........................................................................................
2.2. Generalized Linear Models (GLM) ..................................................

2.3. Generalized Linear Mixed Models (GLMM) .......................... ..

2.4. Fungsi Likelihood ............................
2.5. Penduga Ma ksimum Likelihood

....

.
.

.............................................

......................................................

2.6. Quasi-Likelihood ..............................................................................
2.7. Restricted Maximum Likelihood ....................................................
2.8. Generalized Estimating Equations ....................................................

IV. HASKL DAN PEMBAHASAN..................

............................................
.
.

22

4.1. nustrasi dengan The Snlamnnder Mafing Dntn dalam

McCullagh & Nelder (1989)................


.........................................
.
.

22

4.2. Ilustrasi dengan The Cell lrrndiatiun Dntn dalam Schall(1991) ........ 24

...................................
. . . . .
.................................................
4.4. Hasi l Simulasi .......................... .
.
.
4.5. Pembahasan ........................................................................................

4.3. IIusbasi Data Produksi Gula

V . KESMPULAN DAN SARAN ....................
..........

....................
................................*.............
5.1. Kesimpulan ................................ .
.
.
5.2. Saran ...................................................................................................

25
27

29
32

32
32

I. PENDAHULUAN

Generalized Linear Mixed Modcls (GLMM) merupakan teori m ode1 linear

yang menyertakan pengaruh acak dan pengaruh tetap dalam model dengan
peubah respons (oulcomes} yang tidak harus menyebar normal. GLMM
adalah hasil perkembangan dari dua model yaitu linear 111ixedmodels (LMM)
dan gmernlizd linear tr~odels (GLM).

Dalam perkembangannya GLMM

menawarkan suatu teori model linear yang lebih menyeluruh dalam
mengungkap hal-ha1 yang lebi h kom pleks terutama yang brkaitan dengan

pengaruh acak, komponen ragam dan bentuk sebaran data peubah respons
yang tidak normal. Model dengan pengaruh acak diharaykan lebih efisien
dalam

mengidentifikasi sebaran komponen

acak sehingga mampu

menerangkan lebih tepat pengaruh komponen acak tersebut
Untuk mend uga parameter dalam GLMM, metode maksimum

likelihood digunakan sebagai pendekatan standar. Akan tetapi masalah
komputasi masih menjadi ham batan karena hngsi likelihood yang diperoleh

menjadi tidak sesederhana seperti pada model linear ktasik. Metode-metode
pendekatan dan alternatif telah banyak disampaikan para pakar seperti :

metode Monte Carlo ML (Karim & Zeger, 1992; McCulloch, 1997), aplikasi

algorilma EM (Steele, 1996; Aitkin, 3 999, q uasi-li kelihood (Breslow &

Clayton, 1993; Wolfinger & UConnell, 1993; Pawitan, 1998).

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian
Penelitian ini bertujudn untuk mengkaji metode penyelesaian kasus

GLM dan GLM M melalui aplikasi quasi-likelihood dengan algoritma
Schall/Wolfinger dan pendekatan gmeralizd estimating equations (GEE).

Adapun hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan rekomendasi dan
rnampu mengidentifikasi keunggulan-keunggulan pada metode quasilikelihood rnaupun generalized estimatitlg eqlinlions. Selain itu hasil kajian
metode yang dilakukan akan memperkaya khasdnah teori GLM dan GLMM.