实证方法教程 / diagnostics

残差诊断检验

先把数据质量和变量关系讲清楚

这节课解决什么用于进入模型前确认样本、变量、分布和基础诊断是否可信。
先准备哪些变量因变量 / 核心解释变量
会看到哪张表diagnostics.csv
论文里怎么克制解释正文只报告和主模型相关的关键口径;完整清洗记录放到附录或复现包。

残差诊断检验是什么?

残差诊断回答的是主模型的误差结构和函数形式是否让常规推断变得不可靠。它不是为了堆检验,而是决定标准误、变量变换、异常值处理或模型重设是否必要。

先用一句话理解

把残差诊断想成看模型的体检报告。系数是模型给出的结论,残差诊断则告诉你这个模型有没有明显发烧、比如误差越来越大、相邻时期粘在一起,或者少数点把结果拉偏。

什么时候用

判断项教科书式判断
适合用在主回归后检查异方差、自相关、离群点、函数形式和残差分布。
先不要用在还没有明确主模型,或者想用诊断检验替代识别策略。
最关键的前提诊断结果要对应后续处理动作,例如稳健标准误、聚类、HAC 或重新设定模型。
读表顺序先看哪类假设被检验,再看统计量、p 值和建议处理。
论文表述边界诊断只能说明模型推断风险,不能证明因果识别成立。

把它和相近方法分清楚

容易混淆的对象怎么区分初学者记法
残差诊断检查模型误差和设定问题。发生在估计之后。
稳健标准误针对诊断风险调整推断。处理异方差、聚类或自相关。
内生性诊断检查 X 是否可能和误差项相关。不是普通残差诊断能解决的。

核心直觉和模型公式

常见误差假设

线性模型常见推断假设包括:

\[E[\varepsilon_i\mid X_i]=0,\quad Var(\varepsilon_i\mid X_i)=\sigma^2,\quad Cov(\varepsilon_i,\varepsilon_j)=0\]

诊断检验就是检查这些假设是否明显不适合当前数据。

公式里的符号怎么读

符号含义在本页怎么理解
epsilon残差/误差模型没有解释的部分。
E[epsilon|X]=0条件均值为零识别和设定的核心要求。
Var(epsilon|X)条件方差异方差会影响常规标准误。
Cov(epsilon_i, epsilon_j)误差相关面板和时间序列中常见。
outlier离群点可能对系数和标准误产生过大影响。

专业使用口径

专业诊断页要把检验结果翻译成行动建议,而不是堆 p 值。

口径专业写法
异方差考虑 robust 或 cluster 标准误。
序列相关面板可考虑 cluster/DK,时间序列可考虑 Newey-West。
横截面相关面板共同冲击下考虑 Driscoll-Kraay 或 Conley。
离群点检查影响点、缩尾规则和稳健回归敏感性。

一步一步做:从问题到结果的五步

步骤这一页具体做什么做到什么程度才算读懂
1. 固定主模型诊断必须对应具体模型。模型不同,残差不同。
2. 输出残差检查残差图、拟合值和异常观测。图比单个检验更直观。
3. 做关键检验异方差、自相关、横截面相关、设定检验。只做和数据结构相关的检验。
4. 选择处理方式标准误修正、变量变换或重设模型。检验显著不能停在表里。
5. 写进报告简要说明诊断和采取的推断口径。不要把所有诊断堆进正文。

结果怎么读:先读口径,再读数字

本页案例读表时,先记住这个口径:Breusch-Pagan:统计量 7.2254,p = 0.0072,判定为“存在异方差(拒绝同方差原假设)”。

读表顺序本页怎么读不要这样读
先看检验对象检验的是异方差、自相关还是函数形式。不同检验不能混写。
再看 p 值拒绝原假设说明存在相应风险。p 值不是研究结论。
然后看处理建议是否需要更换标准误或模型口径。诊断不处理就没有意义。
最后看边界诊断只能修正推断或设定。不能替代内生性处理。

初学者最容易错在哪里

误读为什么错
把诊断检验当稳健性结论错。它只是发现风险。
所有检验都堆上去不专业。应围绕数据结构选择。
诊断显著却不调整错。检验结果要对应处理动作。
把 robust SE 当识别策略错。标准误修正不解决遗漏变量和反向因果。

先看这个案例的结论

  • Breusch-Pagan:统计量 7.2254,p = 0.0072,判定为“存在异方差(拒绝同方差原假设)”。
  • White:统计量 112.3786,p = 0.2703,判定为“未拒绝同方差/正确函数形式”。
  • Ramsey-RESET:统计量 1.2699,p = 0.2836,判定为“未发现明显设定偏误”。
  • 诊断表的作用是决定后续标准误、函数形式或稳健性处理,不是把所有检验都堆进正文。

变量要求和案例口径

字段口径
数据CSMAR 风格 A 股企业创新面板
原始样本196 家上市公司,2015-2020 年,约 1200 个公司-年观测;各方法有效样本以本页输出表 N 为准
因变量patent_count;回归页通常使用 ln(1 + patent_count)
核心解释变量dfi_index,数字普惠金融指数;部分案例输出展示的是标准化后的 dfi_index
控制变量roa、lev、size、growth、cashflow、tobinq、top1、dual、board、indep、soe、age
输出文件diagnostics.csv
角色要求因变量、核心解释变量
依赖包无额外 Stata 社区包要求

实际代码

下面是本页案例里的最小 Stata 代码。它的作用是帮助你看清变量怎么进入模型、结果文件怎么生成,而不是要求你在网页里手动运行。

log using "/root/workspace/empirical-wizard/workspace/5ff90591/analysis.log", replace text
global JOB_DIR "/root/workspace/empirical-wizard/workspace/5ff90591"
set more off
adopath + "/root/ado/plus"
global DATA_PATH "/root/workspace/empirical-wizard/workspace/test_e2e/csmar_innovation.csv"
import delimited "/root/workspace/empirical-wizard/workspace/test_e2e/csmar_innovation.csv", clear case(preserve)
capture confirm global JOB_DIR
if _rc global JOB_DIR "."
quietly duplicates drop
tempname fh
capture file close `fh'
file open `fh' using "$JOB_DIR/diagnostics.csv", write replace
file write `fh' "test,statistic,df,pvalue,decision" _n
quietly regress patent_count dfi_index roa lev size growth cashflow tobinq top1 dual board indep soe age
capture estat hettest, normal
if !_rc {
    scalar __bp_chi2 = r(chi2)
    scalar __bp_df = r(df)
    scalar __bp_p = r(p)
    local bp_chi2_s : display %9.4f __bp_chi2
    local bp_df_s   : display %9.0f __bp_df
    local bp_p_s    : display %9.4f __bp_p
    local bp_decision = cond(__bp_p < 0.05, "存在异方差(拒绝同方差原假设)", "未拒绝同方差原假设")
    file write `fh' "Breusch-Pagan,`bp_chi2_s',`bp_df_s',`bp_p_s',`bp_decision'" _n
}
else {
    file write `fh' "Breusch-Pagan,NA,NA,NA,无法计算(estat hettest 失败)" _n
}
capture estat imtest, white
if !_rc {
    scalar __wh_chi2 = r(chi2)
    scalar __wh_df = r(df)
    scalar __wh_p = r(p)
    local wh_chi2_s : display %9.4f __wh_chi2
    local wh_df_s   : display %9.0f __wh_df
    local wh_p_s    : display %9.4f __wh_p
    local wh_decision = cond(__wh_p < 0.05, "存在异方差/函数形式偏差", "未拒绝同方差/正确函数形式")
    file write `fh' "White,`wh_chi2_s',`wh_df_s',`wh_p_s',`wh_decision'" _n
}
else {
    file write `fh' "White,NA,NA,NA,无法计算(estat imtest 失败)" _n
}
capture estat ovtest
if !_rc {
    scalar __rt_F = r(F)
    scalar __rt_p = r(p)
    local rt_F_s : display %9.4f __rt_F
    local rt_p_s : display %9.4f __rt_p
    local rt_decision = cond(__rt_p < 0.05, "拒绝原假设:函数形式不当或漏变量", "未发现明显设定偏误")
    file write `fh' "Ramsey-RESET,`rt_F_s',-,`rt_p_s',`rt_decision'" _n
}
else {
    file write `fh' "Ramsey-RESET,NA,NA,NA,无法计算(estat ovtest 失败)" _n
}
capture confirm numeric variable stkcd
if _rc {
    tempvar __did
    encode stkcd, gen(`__did')
    local _id_for_xtset "`__did'"
}
else {
    local _id_for_xtset "stkcd"
}
capture xtset `_id_for_xtset' year
capture noisily xtserial patent_count dfi_index roa lev size growth cashflow tobinq top1 dual board indep soe age
if !_rc {
    scalar __ws_F = r(F)
    scalar __ws_df1 = r(df1)
    scalar __ws_df2 = r(df2)
    scalar __ws_p = r(p)
    local ws_F_s : display %9.4f __ws_F
    local ws_df_s : display "F(`=__ws_df1',`=__ws_df2')"
    local ws_p_s : display %9.4f __ws_p
    local ws_decision = cond(__ws_p < 0.05, "拒绝原假设:存在一阶序列自相关,需要聚类标准误", "未拒绝原假设")
    file write `fh' "Wooldridge-AR(1),`ws_F_s',`ws_df_s',`ws_p_s',`ws_decision'" _n
}
else {
    file write `fh' "Wooldridge-AR(1),NA,NA,NA,无法计算(xtserial 未安装或样本不足)" _n
}
file close `fh'
di "Diagnostics 完成 → diagnostics.csv"
log close

实际输出表

这张表是本方法页配套案例的输出结果,用来把前面的公式、变量口径和代码对应到实际数字。

teststatisticdfpvaluedecision
Breusch-Pagan 7.2254 1 0.0072存在异方差(拒绝同方差原假设)
White 112.3786 104 0.2703未拒绝同方差/正确函数形式
Ramsey-RESET 1.2699- 0.2836未发现明显设定偏误
Wooldridge-AR(1)NANANA无法计算(xtserial 未安装或样本不足)

案例图

这是一张由同一份案例数据生成的页面内诊断图。

残差诊断检验 的共用案例输出图。
残差诊断检验 的共用案例输出图。

论文里怎么写

本文在共用企业面板样本上报告残差诊断检验,核心输出见 diagnostics.csv。结果解释时同时关注样本口径、变量构造、系数方向、标准误和适用前提,避免只凭单个 p 值完成方法选择。

检查清单

  • 先明确诊断是接在哪一版基准回归之后,残差没有独立于模型存在。
  • 异方差或序列相关显著时,优先调整标准误或模型设定,不是直接删样本。
  • RESET、BP、White 等结果只能提示模型风险,不能当成研究假设的证据。

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