Materi Ekonometrika untuk S1

Ekonometrika
Program Studi Statistika, semester Ganjil
2012/2013
Dr. Rahma Fitriani, S.Si., M.Sc

Heteroskedasticity


Penyimpangan asumsi ketika ragam galat
tidak konstan



Ragam galat populasi di setiap Xi tidak sama



Terkadang naik seiring dengan nilai Xi




Terkadang turun seiring dengan nilai Xi



Sering terjadi pada data cross section

Ilustrasi grafis asumsi Homokesdastisitas





var ui X i  E ui2 X i 

2

Ilustrasi grafis asumsi Heterokesdastisitas






var ui X i   E ui2 X i  i

2

X1  X 2  X 3

 12   22   32

Contoh-contoh kasus dengan
Heteroskedastisitas


Error learning models








Pada kasus pendapatan dan saving






Kesalahan semakin sedikit seiring waktu
Pada kasus menduga jumlah kesalahan ketik
berdasarkan lama jam latihan.
Semakin lama jam latihan, rata-rata maupun ragam
kesalahan ketik semakin kecil
Semakin banyak pendapatan semakin banyak pilihan
jumlah uang yang ingin ditabung
Semakin banyak pendapatan semakin beragam jumlah
saving

Adanya pencilan atau sebaran salah satu peubah

eksogen yang menjulur


Pendapatan , tingkat pendidikan



Kesalahan dalam spesifikasi model




Tidak menggunakan peubah eksogen yang sesuai

Bentuk fungsional yang kurang tepat

Efek dari Heterokesdastisitas


Penduga OLS bagi β tetap tidak bias dan konsisten.




Heterokesdastisitas meningkatkan ragam dari sebaran penduga
β




Pada uji t dan uji F terjadi underestimation bagi
ragam atau simpangan baku penduga parameter






Penduga β bukan lagi penduga yang paling efisien

Statistik uji t atau statistik uji F menjadi lebih besar dari

yang sebenarnya
Lebih sering terjadi penolakan H0 pada uji koefisien
parameter
Uji-uji tersebut menjadi kurang terpercaya

Efek secara matematis terhadap struktur
ragam penduga koefisien


Untuk regresi linier sederhana:

 

var ˆ2  2



X

i  X


2

 2

1
2
x
 i

Dengan modifikasi:
1
2
ˆ
var  2 


2
x
 i


 



1

2

2
i

x
 x 

2 2
i




2 2
x
 i

 x 

2 2
i

Jika ragam tidak konstan maka: ˆ  xi2 i2
var 2  
2 2

 x 
i



var ˆ2






2
i

2
i
2 2
i

  x 
 x 

(*)

Pada kasus heterokesdastisitas, ragam berfluktuasi seiring nilai X
Ragam penduga β menjadi lebih besar → penduga yang tidak efisien


Jika heterokesdastisitas tidak terdeteksi:
 pada uji t dan uji F digunakan satu nilai penduga
ragam, dan dipakai hubunganx 2berikut:
 i
var ˆ2 ˆ 2
2 2

 

 x 
i



Nilai tersebut akan jauh lebih kecil daripada nilai ragam
sebenarnya sesuai hubungan di (*)



Underestimated variance or standard deviation:



Memberikan nilai statistik uji t atau F yang terlalu
besar
Lebih sering menghasilkan penolakan H0

Cara mendeteksi


Secara grafis




Berdasarkan plot residual

Dengan uji statistik
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Breusch-Pagan LM test
Glesjer LM test
Harvey-Godfrey LM test
Park LM test
Goldfeld-Quant test
White test

Pada 1, 2, 3, 4, 6, dibentuk auxiliary regression dengan residual
sebagai peubah endogen dan X sebagai peubah eksogen
Koefisien determinasi dari auxiliary regression dipakai sebagai
statistik uji
Pada 5 dilakukan sub sampling berdasarkan nilai X yang
menyebabkan heterokesdastisitas

Pendeteksian Heteroskedastisitas secara
grafis

u^2

no heteroscedasticity

u^2

^
Y
u^2

yes

yes

^
Y
u^2

^
Y

u^2

yes

yes

^
Y
u^2

^
Y

yes

^
Y

Breusch-Pagan LM test
Yi 1   2 X 2i   3 X 3i  ...   k X ki  ui


Langkah 1: duga model regresi di atas dan dapatkan
penduga residualnya

uˆi Yˆi  Yi



Langkah 2: menduga auxiliary regression berikut di
mana peubah bebas yang digunakan adalah peubahpeubah yang mungkin mempengaruhi ragam galat
 Peubah eksogen X

uˆi2 a1  a2 X 2i  ...  a2 X pi  vi

Langkah 3: formulasikan hipotesis nol dan
alternatif
 Hipotesis nol: kasus homokesdastisitas, tidak
ada hubungan antara X dan residual
 Hipotesis alternatif: kasus heterokesdastisitas,
terdapat hubungan
X dan residual
H 0 a1 aantara
2 ... a p



H1 : paling sedikit satu ai 0


Langkah 4: Dapatkan statistik uji berdasarkan
koefisien determinasi dari auxiliary regression R2
2

LM nR ~ 


2
p 1

Derajat bebas adalah
jumlah X yang
digunakan di dalam
auxiliary regression

Langkah 5: Tolak H0 jika ada bukti yang nyata
dari statistik uji

Glesjer LM test
Yi 1   2 X 2i   3 X 3i  ...   k X ki  ui


Langkah 1: duga model regresi di atas dan dapatkan
penduga residualnya

uˆi Yˆi  Yi



Langkah 2: menduga auxiliary regression berikut di
mana peubah bebas yang digunakan adalah peubahpeubah yang mungkin mempengaruhi ragam galat
 Peubah eksogen X

uˆi a1  a2 X 2i  ...  a2 X pi  vi

Langkah 3: formulasikan hipotesis nol dan
alternatif
 Hipotesis nol: kasus homokesdastisitas, tidak
ada hubungan antara X dan residual
 Hipotesis alternatif: kasus heterokesdastisitas,
terdapat hubungan
X dan residual
H 0 a1 aantara
2 ... a p



H1 : paling sedikit satu ai 0


Langkah 4: Dapatkan statistik uji berdasarkan
koefisien determinasi dari auxiliary regression R2
2

LM nR ~ 


2
p 1

Derajat bebas adalah
jumlah X yang
digunakan di dalam
auxiliary regression

Langkah 5: Tolak H0 jika ada bukti yang nyata
dari statistik uji

Harvey-Godfrey LM test
Yi 1   2 X 2i   3 X 3i  ...   k X ki  ui


Langkah 1: duga model regresi di atas dan dapatkan
penduga residualnya

uˆi Yˆi  Yi



Langkah 2: menduga auxiliary regression berikut di
mana peubah bebas yang digunakan adalah peubahpeubah yang mungkin mempengaruhi ragam galat
 Peubah eksogen X

ln uˆi2  a1  a2 X 2i  ...  a2 X pi  vi

Langkah 3: formulasikan hipotesis nol dan
alternatif
 Hipotesis nol: kasus homokesdastisitas, tidak
ada hubungan antara X dan residual
 Hipotesis alternatif: kasus heterokesdastisitas,
terdapat hubungan
X dan residual
H 0 a1 aantara
2 ... a p



H1 : paling sedikit satu ai 0


Langkah 4: Dapatkan statistik uji berdasarkan
koefisien determinasi dari auxiliary regression R2
2

LM nR ~ 


2
p 1

Derajat bebas adalah
jumlah X yang
digunakan di dalam
auxiliary regression

Langkah 5: Tolak H0 jika ada bukti yang nyata
dari statistik uji

Park LM test
Yi 1   2 X 2i   3 X 3i  ...   k X ki  ui


Langkah 1: duga model regresi di atas dan dapatkan
penduga residualnya

uˆi Yˆi  Yi



Langkah 2: menduga auxiliary regression berikut di
mana peubah bebas yang digunakan adalah peubahpeubah yang mungkin mempengaruhi ragam galat
 Peubah eksogen X

ln uˆi2  a1  a2 ln X 2i  ...  a2 ln X pi  vi

Langkah 3: formulasikan hipotesis nol dan
alternatif
 Hipotesis nol: kasus homokesdastisitas, tidak
ada hubungan antara X dan residual
 Hipotesis alternatif: kasus heterokesdastisitas,
terdapat hubungan
X dan residual
H 0 a1 aantara
2 ... a p



H1 : paling sedikit satu ai 0


Langkah 4: Dapatkan statistik uji berdasarkan
koefisien determinasi dari auxiliary regression R2
2

LM nR ~ 


2
p 1

Derajat bebas adalah
jumlah X yang
digunakan di dalam
auxiliary regression

Langkah 5: Tolak H0 jika ada bukti yang nyata
dari statistik uji

Goldfeld-Quant Test


Ide dasar: jika ragam sama untuk seluruh
pengamatan (homoskedastic) maka:




Uji dapat dilakukan jika diketahui peubah mana
yang paling berhubungan dengan galat residual




Ragam dari sub sampel pertama akan sama dengan
ragam dari sub sampel kedua

Dari plot antara residual dengan masing-masing peubah
eksogen

Kelemahan:




Jika heteroskedastisitas disebabkan oleh lebih dari satu
peubah eksogen
Tidak dapat dilakukan pada data deret waktu
Lebih sesuai untuk regresi linier sederhana dengan satu
peubah eksogen



Langkah 1:





Tentukan peubah eksogen yang paling berhubungan
dengan ragam galat.
Urutkan pengamatan untuk peubah ini dari yang
terbesar ke yang terkecil

Langkah 2:






Bagi pengamatan terurut menjadi dua sub sampel yang
sama besar
c pengamatan di tengah dihilangkan
2 sub sampel beranggotakan ½(n - c) pengamatan
Sub sampel I beranggotakan pengamatan dengan nilainilai besar
Sub sampel II beranggotakan pengamatan dengan
nilai-nilai kecil



Langkah 3:






Lakukan analisis regresi untuk Y terhadap X yang
digunakan di langkah 1, pada masing-masing sub
sampel
Dapatkan JK Residual untuk masing-masing model

Langkah 4:


Hitung statistik uji F sbb:

JKG1
F
~ F 1  n  c   k , 1  n  c   k 
2
2
JKG2


JKG1 adalah JK Galat
dengan nilai terbesar.
k jumlah parameter
yang diduga

Langkah 5: Tolak H0 jika ada bukti yang nyata
dari statistik uji



Bagaimana menentukan nilai c, jumlah
pengamatan di tengah yang dihapuskan?



Umumnya digunakan 1/6 atau 1/3 dari jumlah
pengamatan

White’s test


Uji LM yang mempunyai kelebihan dari uji-uji yang
lain



Tidak memerlukan pengetahuan awal tentang
peubah eksogen penyebab heteroskedastisitas



Tidak sensitif terhadap asumsi kenormalan



Dapat dipakai untuk regresi dengan k parameter
(k-1 peubah eksogen)



Untuk ilustrasi digunakan regresi dengan 2 peubah
eksogen

White’s test
Yi 1   2 X 2 i   3 X 3i  ui


Langkah 1: duga model regresi di atas dan dapatkan
penduga residualnya

uˆi Yˆi  Yi



Langkah 2: menduga auxiliary regression berikut
 Semua peubah eksogen digunakan
 Digunakan pangkat dua dari semua peubah
eksogen
 Interaksi yang mungkin antara semua peubah
uˆ 2 eksogen
a  a X  a X  a X 2  a X 2  a X X  v
i

1

2

2i

3

3i

4

2i

5

3i

6

2i

3i

i

Langkah 3: formulasikan hipotesis nol dan
alternatif
 Hipotesis nol: kasus homokesdastisitas, tidak
ada hubungan antara X dan residual
 Hipotesis alternatif: kasus heterokesdastisitas,
terdapat hubungan
X dan residual
H 0 a1 aantara
2 ... a6



H1 : paling sedikit satu ai 0


Langkah 4: Dapatkan statistik uji berdasarkan
koefisien determinasi dari auxiliary regression R2
LM nR 2 ~  62 1



Langkah 5: Tolak H0 jika ada bukti yang nyata
dari statistik uji

Metode mengatasinya



Weighted least square
White method

Weighted Least Square


Jika penyebab heterokesdastisitas diketahui, informasi
ini dapat digunakan untuk menerapkan metode
Weighted Least Square (WLS)



Sebagai ilustrasi dari penerapan WLS: misalkan ragam
galat berhubungan dengan suatu peubah zi

var  ui   2 zi2


Bagi persamaan regresi dengan zt
yi
1
x2 i
x3i
 1   2
 3
 vi
zi
zi
zi
zi

vt 

ut
zt



Dengan hubungan tersebut, dapat dibentuk ragam yang
konstan, sbb:

 ui  var  ui   2 zi2
var  vi  var    2  2  2
zi
zi
 zi 


Parameter diperoleh dari model dengan peubah yang
sudah diboboti oleh zt

White’s Method






Heteroskedasticity – consistent estimation
method
Dipakai ketika penyebab heteroskedastisitas
tidak diketahui
Diberikan koreksi tertentu dari White, pada
penduga ragam dan simpangan baku dari
metode OLS.
White’s heteroskedasticity – corrected
standard errors ~ Robust Standard Errors.