introducción - koenker

8/7/2019 Introduccin - Koenker

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Q U A N T I L E R E G R E S S I O N

A N I N T R O D U C T I O N

R O G E R K O E N K E R A N D K E V I N F . H A L L O C K

U N I V E R S I T Y O F I L L I N O I S A T U R B A N A - C H A M P A I G N

A b s t r a c t . Q u a n t i l e r e g r e s s i o n a s i n t r o d u c e d i n K o e n k e r a n d B a s s e t t 1 9 7 8 m a y

b e v i e w e d a s a n a t u r a l e x t e n s i o n o f c l a s s i c a l l e a s t s q u a r e s e s t i m a t i o n o f c o n d i t i o n a l

m e a n m o d e l s t o t h e e s t i m a t i o n o f a n e n s e m b l e o f m o d e l s f o r c o n d i t i o n a l q u a n t i l e

f u n c t i o n s . T h e c e n t r a l s p e c i a l c a s e i s t h e m e d i a n r e g r e s s i o n e s t i m a t o r t h a t m i n i -

m i z e s a s u m o f a b s o l u t e e r r o r s . T h e r e m a i n i n g c o n d i t i o n a l q u a n t i l e f u n c t i o n s a r e

e s t i m a t e d b y m i n i m i z i n g a n a s y m m e t r i c a l l y w e i g h t e d s u m o f a b s o l u t e e r r o r s . T a k e n

t o g e t h e r t h e e n s e m b l e o f e s t i m a t e d c o n d i t i o n a l q u a n t i l e f u n c t i o n s o e r s a m u c h m o r e

c o m p l e t e v i e w o f t h e e e c t o f c o v a r i a t e s o n t h e l o c a t i o n , s c a l e a n d s h a p e o f t h e d i s -

t r i b u t i o n o f t h e r e s p o n s e v a r i a b l e .

T h i s e s s a y p r o v i d e s a b r i e f t u t o r i a l i n t r o d u c t i o n t o q u a n t i l e r e g r e s s i o n m e t h o d s ,

i l l u s t r a t i n g t h e i r a p p l i c a t i o n i n s e v e r a l s e t t i n g s . P r a c t i c a l a s p e c t s o f c o m p u t a t i o n ,

i n f e r e n c e , a n d i n t e r p r e t a t i o n a r e d i s c u s s e d a n d s u g g e s t i o n s f o r f u r t h e r r e a d i n g a r e

p r o v i d e d .

1 I n t r o d u c t i o n

I n t h e c l a s s i c a l m y t h o l o g y o f l e a s t - s q u a r e s r e g r e s s i o n t h e c o n d i t i o n a l m e a n f u n c t i o n ,

t h e f u n c t i o n t h a t d e s c r i b e s h o w t h e m e a n o f y c h a n g e s w i t h t h e v e c t o r o f c o v a r i a t e s

x , i s a l m o s t a l l w e n e e d t o k n o w a b o u t t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n y a n d x I n

t h e r e s i l i e n t t e r m i n o l o g y o f F r i s c h 1 9 3 4 a n d K o o p m a n s 1 9 3 7 i t i s t h e ` s y s t e m a t i c

c o m p o n e n t ' o r ` t r u e v a l u e ' , " a r o u n d w h i c h y u c t u a t e s d u e t o a n e r r a t i c c o m p o n e n t "

o r a c c i d e n t a l e r r o r . " T h e c r u c i a l , a n d c o n v e n i e n t , t h i n g a b o u t t h i s v i e w i s t h a t t h e

e r r o r i s a s s u m e d t o h a v e p r e c i s e l y t h e s a m e d i s t r i b u t i o n w h a t e v e r v a l u e s m a y b e t a k e n

b y t h e c o m p o n e n t s o f t h e v e c t o r x . W e r e f e r t o t h i s a s a p u r e l o c a t i o n s h i f t m o d e l

s i n c e i t a s s u m e s t h a t x a e c t s o n l y t h e l o c a t i o n o f t h e c o n d i t i o n a l d i s t r i b u t i o n o f

y , n o t i t s s c a l e , o r a n y o t h e r a s p e c t o f i t s d i s t r i b u t i o n a l s h a p e . I f t h i s i s t h e c a s e ,

w e c a n b e f u l l y s a t i s e d w i t h a n e s t i m a t e d m o d e l o f t h e c o n d i t i o n a l m e a n f u n c t i o n ,

s u p p l e m e n t e d p e r h a p s b y a n e s t i m a t e o f t h e c o n d i t i o n a l d i s p e r s i o n o f y a r o u n d i t s

m e a n .

V e r s i o n : D e c e m b e r 2 8 , 2 0 0 0 . W e w o u l d l i k e t o t h a n k G i b B a s s e t t , J o h n D i N a r d o , O l g a G e l i n g ,

a n d S t e v e P o r t n o y f o r h e l p f u l c o m m e n t s o n e a r l i e r d r a f t s . T h i s p a p e r h a s b e e n p r e p a r e d f o r t h e

J o u r n a l o f E c o n o m i c P e r s p e c t i v e s S y m p o s i u m o n E c o n o m e t r i c T o o l s " . T h e r e s e a r c h w a s p a r t i a l l y

s u p p o r t e d b y N S F g r a n t S B R - 9 9 1 1 1 8 4 .

1


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2 Q u a n t i l e R e g r e s s i o n

W h e n w e a d d t h e f u r t h e r r e q u i r e m e n t t h a t t h e e r r o r s a r e G a u s s i a n , l e a s t - s q u a r e s

m e t h o d s d e l i v e r t h e m a x i m u m l i k e l i h o o d e s t i m a t e s o f t h e c o n d i t i o n a l m e a n f u n c t i o n

a n d a c h i e v e a w e l l - p u b l i c i z e d o p t i m a l i t y . I n d e e d , G a u s s s e e m s t o h a v e d i s c o v e r e d "

t h e G a u s s i a n d e n s i t y a s a n e x p o s t r a t i o n a l i z a t i o n f o r t h e o p t i m a l i t y o f l e a s t - s q u a r e s

m e t h o d s . B u t w e w i l l a r g u e t h a t t h e r e i s m o r e t o e c o n o m e t r i c l i f e t h a n i s d r e a m t

o f i n t h i s p h i l o s o p h y o f t h e l o c a t i o n s h i f t m o d e l . C o v a r i a t e s m a y i n u e n c e t h e c o n -

d i t i o n a l d i s t r i b u t i o n o f t h e r e s p o n s e i n m y r i a d o t h e r w a y s : e x p a n d i n g i t s d i s p e r s i o n

a s i n t r a d i t i o n a l m o d e l s o f h e t e r o s c e d a s t i c i t y , s t r e t c h i n g o n e t a i l o f t h e d i s t r i b u t i o n ,

c o m p r e s s i n g t h e o t h e r t a i l , a n d e v e n i n d u c i n g m u l t i m o d a l i t y . E x p l i c i t i n v e s t i g a t i o n o f

t h e s e e e c t s v i a q u a n t i l e r e g r e s s i o n c a n p r o v i d e a m o r e n u a n c e d v i e w o f t h e s t o c h a s t i c

r e l a t i o n s h i p b e t w e e n v a r i a b l e s , a n d t h e r e f o r e a m o r e i n f o r m a t i v e e m p i r i c a l a n a l y s i s .

T h e r e m a i n d e r o f t h e p a p e r i s o r g a n i z e d a s f o l l o w s . S e c t i o n 2 b r i e y e x p l a i n s h o w

t h e o r d i n a r y q u a n t i l e s , a n d c o n s e q u e n t l y t h e r e g r e s s i o n q u a n t i l e s , m a y b e d e n e d

a s t h e s o l u t i o n t o a s i m p l e m i n i m i z a t i o n o f a w e i g h t e d s u m o f a b s o l u t e r e s i d u a l s .

W e t h e n i l l u s t r a t e t h e t e c h n i q u e i n t h e c l a s s i c a l b i v a r i a t e s e t t i n g o f E r n s t E n g e l ' s

1 8 5 7 o r i g i n a l f o o d e x p e n d i t u r e s t u d y . I n S e c t i o n 3 w e s k e t c h t h e o u t l i n e o f a m o r e

a m b i t i o u s a p p l i c a t i o n t o t h e a n a l y s i s o f i n f a n t b i r t h w e i g h t s i n t h e U . S . I n S e c t i o n

4 w e o e r a b r i e f r e v i e w o f r e c e n t e m p i r i c a l a p p l i c a t i o n s o f q u a n t i l e r e g r e s s i o n i n

e c o n o m i c s . S e c t i o n 5 c o n t a i n s s o m e p r a c t i c a l g u i d a n c e o n m a t t e r s o f c o m p u t a t i o n ,

i n f e r e n c e , a n d s o f t w a r e . S e c t i o n 6 o e r s s e v e r a l t h u m b n a i l s k e t c h e s o f w h a t c a n g o

w r o n g " a n d s o m e p o s s i b l e r e m e d i e s , a n d S e c t i o n 7 c o n c l u d e s .

2 W h a t i s i t ?

W e s a y t h a t a s t u d e n t s c o r e s a t t h e t h q u a n t i l e o f a s t a n d a r d i z e d e x a m i f h e

p e r f o r m s b e t t e r t h a n t h e p r o p o r t i o n , o f t h e r e f e r e n c e g r o u p o f s t u d e n t s , a n d w o r s e

t h a n t h e p r o p o r t i o n 1 , . T h u s , h a l f o f s t u d e n t s p e r f o r m b e t t e r t h a n t h e m e d i a n

s t u d e n t , a n d h a l f p e r f o r m w o r s e . S i m i l a r l y , t h e q u a r t i l e s d i v i d e t h e p o p u l a t i o n i n t o

f o u r s e g m e n t s w i t h e q u a l p r o p o r t i o n s o f t h e r e f e r e n c e p o p u l a t i o n i n e a c h s e g m e n t . T h e

q u i n t i l e s d i v i d e t h e p o p u l a t i o n i n t o 5 p a r t s ; t h e d e c i l e s i n t o 1 0 p a r t s . T h e q u a n t i l e s ,

o r p e r c e n t i l e s , o r o c c a s i o n a l l y f r a c t i l e s , r e f e r t o t h e g e n e r a l c a s e . Q u a n t i l e r e g r e s s i o n

s e e k s t o e x t e n d t h e s e i d e a s t o t h e e s t i m a t i o n o f c o n d i t i o n a l q u a n t i l e f u n c t i o n s m o d e l s

i n w h i c h q u a n t i l e s o f t h e c o n d i t i o n a l d i s t r i b u t i o n o f t h e r e s p o n s e v a r i a b l e a r e e x p r e s s e d

a s f u n c t i o n s o f o b s e r v e d c o v a r i a t e s . T o a c c o m p l i s h t h i s t a s k w e n e e d a n e w w a y t o

d e n e t h e q u a n t i l e s .

Q u a n t i l e s , a n d t h e i r d u a l i d e n t i t i e s , t h e r a n k s , s e e m i n s e p a r a b l y l i n k e d t o t h e o p e r -

a t i o n s o f o r d e r i n g a n d s o r t i n g t h a t a r e g e n e r a l l y u s e d t o d e n e t h e m . S o i t m a y c o m e

a s a m i l d s u r p r i s e t o o b s e r v e t h a t w e c a n d e n e t h e q u a n t i l e s , a n d t h e r a n k s , t h r o u g h

a s i m p l e a l t e r n a t i v e e x p e d i e n t a s a n o p t i m i z a t i o n p r o b l e m . J u s t a s w e c a n d e n e

t h e s a m p l e m e a n a s t h e s o l u t i o n t o t h e p r o b l e m o f m i n i m i z i n g a s u m o f s q u a r e d r e s i d -

u a l s , w e c a n d e n e t h e m e d i a n a s t h e s o l u t i o n t o t h e p r o b l e m o f m i n i m i z i n g a s u m o f

a b s o l u t e r e s i d u a l s . W h a t a b o u t t h e o t h e r q u a n t i l e s ? I f t h e s y m m e t r i c a b s o l u t e v a l u e


3/25

R o g e r K o e n k e r a n d K e v i n F . H a l l o c k 3

f u n c t i o n y i e l d s t h e m e d i a n , m a y b e w e c a n s i m p l y t i l t t h e a b s o l u t e v a l u e t o p r o d u c e

t h e o t h e r q u a n t i l e s . T h i s p i n b a l l l o g i c " s u g g e s t s s o l v i n g

m i n

2

X

y

i

, 2 . 1

w h e r e t h e f u n c t i o n

i s i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 2 . 1 . T o s e e t h a t t h i s p r o b l e m y i e l d s

t h e s a m p l e q u a n t i l e s a s i t s s o l u t i o n s , i t i s o n l y n e c e s s a r y t o c o m p u t e t h e d i r e c t i o n a l

d e r i v a t i v e o f t h e o b j e c t i v e f u n c t i o n w i t h r e s p e c t t o , t a k e n f r o m t h e l e f t a n d f r o m

t h e r i g h t .

1

1

(u)

F i g u r e 2 . 1 . Q u a n t i l e R e g r e s s i o n F u n c t i o n

H a v i n g s u c c e e d e d i n d e n i n g t h e u n c o n d i t i o n a l q u a n t i l e s a s a n o p t i m i z a t i o n p r o b -

l e m , i t i s e a s y t o d e n e c o n d i t i o n a l q u a n t i l e s i n a n a n a l o g o u s f a s h i o n . L e a s t s q u a r e s

r e g r e s s i o n o e r s a m o d e l f o r h o w t o p r o c e e d . I f , p r e s e n t e d w i t h a r a n d o m s a m p l e

f y

1

; y

2

; : : : ; y

n

g , w e s o l v e

m i n

2

n

X

i = 1

y

i

,

2

; 2 . 2

1

C o n s i d e r t h e m e d i a n c a s e w i t h e q u a l t o

1

2

: t h e d i r e c t i o n a l d e r i v a t i v e s a r e s i m p l y o n e - h a l f

t h e s u m o f t h e s i g n s o f t h e r e s i d u a l s , y

i

, , w i t h z e r o r e s i d u a l s c o u n t e d a s + 1 f r o m t h e r i g h t a n d

a s , 1 f r o m t h e l e f t . I f

i s t a k e n t o b e a v a l u e s u c h t h a t h a l f t h e o b s e r v a t i o n s l i e a b o v e

a n d

h a l f l i e b e l o w , t h e n b o t h d i r e c t i o n a l d e r i v a t i v e s w i l l b e p o s i t i v e , a n d s i n c e t h e o b j e c t i v e f u n c t i o n i s

i n c r e a s i n g i n e i t h e r d i r e c t i o n

m u s t b e a l o c a l m i n i m u m . B u t t h e o b j e c t i v e f u n c t i o n i s a s u m o f

c o n v e x f u n c t i o n s a n d h e n c e c o n v e x , s o t h e l o c a l m i n i m u m i s a l s o a g l o b a l o n e . S u c h a s o l u t i o n i s a

m e d i a n b y o u r o r i g i n a l d e n i t i o n . T h e s a m e a r g u m e n t w o r k s f o r t h e o t h e r q u a n t i l e s , b u t n o w w e

h a v e a s y m m e t r i c w e i g h t i n g o f t h e n u m b e r o f o b s e r v a t i o n s w i t h p o s i t i v e a n d n e g a t i v e r e s i d u a l s a n d

t h i s l e a d s t o s o l u t i o n s

c o r r e s p o n d i n g t o t h e t h q u a n t i l e s .


4/25


Household Income

FoodExpenditure

1000 2000 3000 4000 5000

500

1000

1500

2000

F i g u r e 2 . 2 . E n g e l C u r v e s f o r F o o d : T h i s g u r e p l o t s d a t a t a k e n f r o m

E r n s t E n g e l ' s 1 8 5 7 s t u d y o f t h e d e p e n d e n c e o f h o u s e h o l d s ' f o o d e x -

p e n d i t u r e o n h o u s e h o l d i n c o m e .

w e o b t a i n t h e s a m p l e m e a n , a n e s t i m a t e o f t h e u n c o n d i t i o n a l p o p u l a t i o n m e a n , E Y

I f w e n o w r e p l a c e t h e s c a l a r b y a p a r a m e t r i c f u n c t i o n x ; a n d s o l v e

m i n

2

p

n

X

i = 1

y

i

, x

i

;

2

2 . 3

w e o b t a i n a n e s t i m a t e o f t h e c o n d i t i o n a l e x p e c t a t i o n f u n c t i o n E Y x

I n q u a n t i l e r e g r e s s i o n w e p r o c e e d i n e x a c t l y t h e s a m e w a y . T o o b t a i n a n e s t i m a t e

o f t h e c o n d i t i o n a l m e d i a n f u n c t i o n , w e s i m p l y r e p l a c e t h e s c a l a r i n 2 . 1 b y t h e

p a r a m e t r i c f u n c t i o n x

i

; a n d s e t t o

1

2

. V a r i a n t s o f t h i s i d e a w e r e p r o p o s e d i n

t h e m i d 1 8 t h c e n t u r y b y B o s c o v i c h , a n d s u b s e q u e n t l y i n v e s t i g a t e d b y L a p l a c e a n d

E d g e w o r t h , a m o n g o t h e r s . T o o b t a i n e s t i m a t e s o f t h e o t h e r c o n d i t i o n a l q u a n t i l e

f u n c t i o n s w e s i m p l y r e p l a c e a b s o l u t e v a l u e s b y

, a n d s o l v e

m i n

2

p

X

y

i

, x

i

; 2 . 4

T h e r e s u l t i n g m i n i m i z a t i o n p r o b l e m , w h e n x ;

i s f o r m u l a t e d a s a l i n e a r f u n c -

t i o n o f p a r a m e t e r s , c a n b e s o l v e d v e r y e c i e n t l y b y l i n e a r p r o g r a m m i n g m e t h o d s . W e

w i l l d e f e r f u r t h e r d i s c u s s i o n o f c o m p u t a t i o n a l a s p e c t s o f q u a n t i l e r e g r e s s i o n t o S e c t i o n

5


5/25

R o g e r K o e n k e r a n d K e v i n F . H a l l o c k 5

T o i l l u s t r a t e t h e b a s i c i d e a s w e b r i e y r e c o n s i d e r a c l a s s i c a l e m p i r i c a l a p p l i c a t i o n ,

E r n s t E n g e l ' s 1 8 5 7 a n a l y s i s o f t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n h o u s e h o l d f o o d e x p e n d i t u r e

a n d h o u s e h o l d i n c o m e . I n F i g u r e 2 . 2 w e p l o t t h e d a t a t a k e n f r o m 2 3 5 E u r o p e a n

w o r k i n g c l a s s h o u s e h o l d s . S u p e r i m p o s e d o n t h e p l o t a r e s e v e n e s t i m a t e d q u a n t i l e

r e g r e s s i o n l i n e s c o r r e s p o n d i n g t o t h e q u a n t i l e s 2 f 0 5 ; 1 ; 2 5 ; 5 ; 7 5 ; 9 ; 9 5 g . T h e

m e d i a n = 5 t i s i n d i c a t e d b y t h e d a s h e d l i n e ; t h e l e a s t s q u a r e s t i s p l o t t e d a s

t h e d o t t e d l i n e .

T h e p l o t c l e a r l y r e v e a l s t h e t e n d e n c y o f t h e d i s p e r s i o n o f f o o d e x p e n d i t u r e t o

i n c r e a s e a l o n g w i t h i t s l e v e l a s h o u s e h o l d i n c o m e i n c r e a s e s . T h e s p a c i n g o f t h e q u a n t i l e

r e g r e s s i o n l i n e s a l s o r e v e a l s t h a t t h e c o n d i t i o n a l d i s t r i b u t i o n o f f o o d e x p e n d i t u r e i s

s k e w e d t o t h e l e f t : t h e n a r r o w e r s p a c i n g o f t h e u p p e r q u a n t i l e s i n d i c a t i n g h i g h d e n s i t y

a n d a s h o r t u p p e r t a i l a n d t h e w i d e r s p a c i n g o f t h e l o w e r q u a n t i l e s i n d i c a t i n g a l o w e r

d e n s i t y a n d l o n g e r l o w e r t a i l .

T h e c o n d i t i o n a l m e d i a n a n d m e a n t s a r e q u i t e d i e r e n t i n t h i s e x a m p l e , a f a c t t h a t

i s p a r t i a l l y e x p l a i n e d b y t h e a s y m m e t r y o f t h e c o n d i t i o n a l d e n s i t y a n d p a r t i a l l y b y

t h e s t r o n g e e c t e x e r t e d o n t h e l e a s t s q u a r e s t b y t h e t w o u n u s u a l p o i n t s w i t h h i g h

i n c o m e a n d l o w f o o d e x p e n d i t u r e . N o t e t h a t o n e c o n s e q u e n c e o f t h i s n o n r o b u s t n e s s

i s t h a t t h e l e a s t s q u a r e s t p r o v i d e s a r a t h e r p o o r e s t i m a t e o f t h e c o n d i t i o n a l m e a n

f o r t h e p o o r e s t h o u s e h o l d s i n t h e s a m p l e .

W e h a v e o c c a s i o n a l l y e n c o u n t e r e d t h e f a u l t y n o t i o n t h a t s o m e t h i n g l i k e q u a n t i l e r e -

g r e s s i o n c o u l d b e a c h i e v e d b y s e g m e n t i n g t h e r e s p o n s e v a r i a b l e i n t o s u b s e t s a c c o r d i n g

t o i t s u n c o n d i t i o n a l d i s t r i b u t i o n a n d t h e n d o i n g l e a s t s q u a r e s t t i n g o n t h e s e s u b s e t s .

C l e a r l y , t h i s f o r m o f t r u n c a t i o n o n t h e d e p e n d e n t v a r i a b l e " w o u l d y i e l d d i s a s t r o u s

r e s u l t s i n t h e p r e s e n t e x a m p l e . I n g e n e r a l , s u c h s t r a t e g i e s a r e d o o m e d t o f a i l u r e f o r

a l l t h e r e a s o n s s o c a r e f u l l y l a i d o u t i n H e c k m a n 1 9 7 9 . I t i s t h u s w o r t h e m p h a s i z i n g

t h a t e v e n f o r t h e e x t r e m e q u a n t i l e s a l l t h e s a m p l e o b s e r v a t i o n s a r e a c t i v e l y i n p l a y

i n t h e p r o c e s s o f q u a n t i l e r e g r e s s i o n t t i n g . E a c h t d e p i c t e d i n F i g u r e 2 . 2 i s u l t i -

m a t e l y d e t e r m i n e d b y o n l y a p a i r o f s a m p l e p o i n t s , b u t a l l n p o i n t s a r e n e e d e d t o

d e t e r m i n e w h i c h p a i r o f p o i n t s a r e s e l e c t e d . W i t h p p a r a m e t e r s t o b e e s t i m a t e d , p

p o i n t s d e t e r m i n e t h e t , b u t w h i c h p p o i n t s d e p e n d o n t h e e n t i r e s a m p l e .

I n c o n t r a s t , s e g m e n t i n g t h e s a m p l e i n t o s u b s e t s d e n e d a c c o r d i n g t o t h e c o n d i -

t i o n i n g c o v a r i a t e s i s a l w a y s a v a l i d o p t i o n . I n d e e d s u c h l o c a l t t i n g u n d e r l i e s a l l

n o n - p a r a m e t r i c q u a n t i l e r e g r e s s i o n a p p r o a c h e s . I n t h e m o s t e x t r e m e c a s e s w e h a v e p

d i s t i n c t c e l l s c o r r e s p o n d i n g t o d i e r e n t s e t t i n g s o f t h e c o v a r i a t e v e c t o r , x , a n d q u a n -

t i l e r e g r e s s i o n r e d u c e s t o s i m p l y c o m p u t i n g o r d i n a r y u n i v a r i a t e q u a n t i l e s f o r e a c h o f

t h e s e c e l l s . I n i n t e r m e d i a t e c a s e s w e m a y w i s h t o p r o j e c t t h e s e c e l l e s t i m a t e s o n t o a

m o r e p a r s i m o n i o u s l i n e a r m o d e l . S e e e . g . C h a m b e r l a i n 1 9 9 4 a n d K n i g h t , B a s s e t t ,

a n d T a m 2 0 0 0 .

A n o t h e r v a r i a n t , o n e t h a t a c t u a l l y h a s s o m e m e r i t , i s t h e s u g g e s t i o n t h a t i n s t e a d

o f e s t i m a t i n g l i n e a r c o n d i t i o n a l q u a n t i l e m o d e l s , w e c o u l d i n s t e a d e s t i m a t e a f a m i l y

o f b i n a r y r e s p o n s e m o d e l s f o r t h e p r o b a b i l i t y t h a t t h e r e s p o n s e v a r i a b l e e x c e e d e d


6/25


s o m e p r e s p e c i e d c u t o v a l u e s . T h i s a p p r o a c h r e p l a c e s t h e h y p o t h e s i s o f c o n d i t i o n a l

q u a n t i l e f u n c t i o n s t h a t a r e l i n e a r i n p a r a m e t e r s w i t h t h e h y p o t h e s i s t h a t s o m e t r a n s -

f o r m a t i o n o f t h e v a r i o u s p r o b a b i l i t i e s o f e x c e e d i n g t h e c h o s e n c u t o s , s a y t h e l o g i s t i c ,

c o u l d i n s t e a d b e e x p r e s s e d a s l i n e a r f u n c t i o n s i n t h e o b s e r v e d c o v a r i a t e s . I n o u r v i e w

t h e c o n d i t i o n a l q u a n t i l e a s s u m p t i o n i s m o r e n a t u r a l , i f o n l y b e c a u s e i t n e s t s w i t h i n

i t t h e i i d e r r o r l o c a t i o n s h i f t m o d e l o f c l a s s i c a l l i n e a r r e g r e s s i o n .

3 L e t ' s D o I t "

I n t h i s s e c t i o n w e r e c o n s i d e r a r e c e n t i n v e s t i g a t i o n b y A b r e v e y a 2 0 0 1 o f t h e i m p a c t

o f v a r i o u s d e m o g r a p h i c c h a r a c t e r i s t i c s a n d m a t e r n a l b e h a v i o r o n t h e b i r t h w e i g h t o f

i n f a n t s b o r n i n t h e U . S . L o w b i r t h w e i g h t i s k n o w n t o b e a s s o c i a t e d w i t h a w i d e r a n g e o f

s u b s e q u e n t h e a l t h p r o b l e m s , a n d h a s e v e n b e e n l i n k e d t o e d u c a t i o n a l a t t a i n m e n t a n d

l a b o r m a r k e t o u t c o m e s . C o n s e q u e n t l y , t h e r e h a s b e e n c o n s i d e r a b l e i n t e r e s t i n f a c t o r s

i n u e n c i n g b i r t h w e i g h t s , a n d p u b l i c p o l i c y i n i t i a t i v e s t h a t m i g h t p r o v e e e c t i v e i n

r e d u c i n g t h e i n c i d e n c e o f l o w b i r t h w e i g h t i n f a n t s .

A l t h o u g h m o s t o f t h e a n a l y s i s o f b i r t h w e i g h t s h a s e m p l o y e d c o n v e n t i o n a l l e a s t

s q u a r e s r e g r e s s i o n m e t h o d s i t h a s b e e n r e c o g n i z e d t h a t t h e r e s u l t i n g e s t i m a t e s o f

v a r i o u s e e c t s o n t h e c o n d i t i o n a l m e a n o f b i r t h w e i g h t s w e r e n o t n e c e s s a r i l y i n d i c a t i v e

o f t h e s i z e a n d n a t u r e o f t h e s e e e c t s o n t h e l o w e r t a i l o f t h e b i r t h w e i g h t d i s t r i b u t i o n .

I n a n e o r t t o f o c u s a t t e n t i o n m o r e d i r e c t l y o n t h e l o w e r t a i l , s e v e r a l s t u d i e s h a v e

r e c e n t l y e x p l o r e d b i n a r y r e s p o n s e , e . g . p r o b i t , m o d e l s f o r t h e o c c u r r e n c e o f l o w

b i r t h w e i g h t s c o n v e n t i o n a l l y d e n e d t o b e i n f a n t s w e i g h i n g l e s s t h a n 2 5 0 0 g r a m s , o r

a b o u t 5 p o u n d s 9 o u n c e s . Q u a n t i l e r e g r e s s i o n o e r s a n a t u r a l c o m p l e m e n t t o t h e s e

p r i o r m o d e s o f a n a l y s i s . A m o r e c o m p l e t e p i c t u r e o f c o v a r i a t e e e c t s c a n b e p r o v i d e d

b y e s t i m a t i n g a f a m i l y o f c o n d i t i o n a l q u a n t i l e f u n c t i o n s , a s w e w i l l n o w i l l u s t r a t e .

O u r a n a l y s i s i s b a s e d o n t h e J u n e , 1 9 9 7 , D e t a i l e d N a t a l i t y D a t a p u b l i s h e d b y t h e

N a t i o n a l C e n t e r f o r H e a l t h S t a t i s t i c s . L i k e A b r e v e y a 2 0 0 1 , w e l i m i t t h e s a m p l e t o

l i v e , s i n g l e t o n b i r t h s , w i t h m o t h e r s r e c o r d e d a s e i t h e r b l a c k o r w h i t e , b e t w e e n t h e

a g e s o f 1 8 a n d 4 5 , r e s i d i n g i n t h e U . S . O b s e r v a t i o n s w i t h m i s s i n g d a t a f o r a n y o f

t h e v a r i a b l e s d e s c r i b e d b e l o w w e r e d r o p p e d f r o m t h e a n a l y s i s . T h i s p r o c e s s y i e l d e d

a s a m p l e o f 1 9 8 , 3 7 7 b a b i e s . B i r t h w e i g h t , t h e r e s p o n s e v a r i a b l e , i s r e c o r d e d i n g r a m s .

E d u c a t i o n o f t h e m o t h e r i s d i v i d e d i n t o f o u r c a t e g o r i e s : l e s s t h a n h i g h s c h o o l , h i g h

s c h o o l , s o m e c o l l e g e , a n d c o l l e g e g r a d u a t e . T h e o m i t t e d c a t e g o r y i s l e s s t h a n h i g h

s c h o o l s o c o e c i e n t s m a y b e i n t e r p r e t e d r e l a t i v e t o t h i s c a t e g o r y . T h e p r e n a t a l m e d -

i c a l c a r e o f t h e m o t h e r i s a l s o d i v i d e d i n t o 4 c a t e g o r i e s : t h o s e w i t h n o p r e n a t a l v i s i t ,

t h o s e w h o s e r s t p r e n a t a l v i s i t w a s i n t h e r s t t r i m e s t e r o f t h e p r e g n a n c y , t h o s e w i t h

r s t v i s i t i n t h e s e c o n d t r i m e s t e r , a n d t h o s e w i t h r s t v i s i t i n t h e l a s t t r i m e s t e r . T h e

o m i t t e d c a t e g o r y i s t h e g r o u p w i t h a r s t v i s i t i n t h e r s t t r i m e s t e r ; t h e y c o n s t i t u t e

a l m o s t 8 5 p e r c e n t o f t h e s a m p l e . A n i n d i c a t o r o f w h e t h e r t h e m o t h e r s m o k e d d u r i n g

p r e g n a n c y i s i n c l u d e d i n t h e m o d e l , a s w e l l a s m o t h e r ' s r e p o r t e d a v e r a g e n u m b e r o f


7/25


8/25


Quantile

Intercept

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

2500

3000

3500

4000

Quantile

Boy

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

40

60

80

100

120

140

Quantile

Married

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

40

60

8

0

100

Quantile

Black

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-350

-300

-250

-200

-150

Quantile

Mothe

rsAge

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

30

40

50

60

Quantile

MothersAge^2

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

Quantile

HighSchool

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0

10

20

30

Quantile

SomeCollege

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

10

20

30

40

50

Quantile

College

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-20

0

20

40

60

80

100

Quantile

NoPrenatal

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-500

-400

-300

-200

-100

0

Quantile

Pren

atalSecond

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0

20

40

60

Quantile

Pre

natalThird

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-50

0

50

100

150

Quantile

Smoker

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-200

-180

-160

-140

Quantile

Cigarettes/Day

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-6

-5

-4

-3

-2

Quantile

MothersWeightGain

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

0

10

20

30

40

Quantile

Moth

ersWeightGain^2

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

-0.3

-0

.2

-0.1

0.0

0.1

F i g u r e 3 . 1 . Q u a n t i l e R e g r e s s i o n f o r B i r t h w e i g h t s


9/25


10/25

1 0 Q u a n t i l e R e g r e s s i o n

4 W h o ' s D o i n g I t ?

I n S p a i n , t h e b e s t u p p e r s e t s d o i t . . .

S o m e A r g e n t i n e s , w i t h o u t m e a n s , d o i t

P e o p l e s a y i n B o s t o n e v e n b e a n s d o i t

C o l e P o r t e r 1 9 2 8

T h e r e i s a r a p i d l y e x p a n d i n g e m p i r i c a l q u a n t i l e r e g r e s s i o n l i t e r a t u r e i n e c o n o m i c s

w h i c h , t a k e n a s a w h o l e , m a k e s a p e r s u a s i v e c a s e f o r t h e v a l u e o f g o i n g b e y o n d

m o d e l s f o r t h e c o n d i t i o n a l m e a n " i n e m p i r i c a l e c o n o m i c s . C a t a l y s e d b y G a r y C h a m -

b e r l a i n ' s i n v i t e d a d d r e s s t o t h e 1 9 9 0 W o r l d C o n g r e s s o f t h e E c o n o m e t r i c S o c i e t y ,

C h a m b e r l a i n 1 9 9 4 , t h e r e h a s b e e n c o n s i d e r a b l e w o r k i n l a b o r e c o n o m i c s : o n u n i o n

w a g e e e c t s , r e t u r n s t o e d u c a t i o n , a n d l a b o r m a r k e t d i s c r i m i n a t i o n . C h a m b e r l a i n

n d s , f o r e x a m p l e , t h a t f o r m a n u f a c t u r i n g w o r k e r s , t h e u n i o n w a g e p r e m i u m a t t h e

r s t d e c i l e i s 2 8 p e r c e n t a n d d e c l i n e s m o n o t o n i c a l l y t o a n e g l i g i b l e 0 . 3 p e r c e n t a t t h e

u p p e r d e c i l e . T h e l e a s t s q u a r e s e s t i m a t e o f t h e m e a n u n i o n p r e m i u m o f 1 5 . 8 p e r c e n t

i s t h u s c a p t u r e d m a i n l y b y t h e l o w e r t a i l o f t h e c o n d i t i o n a l d i s t r i b u t i o n . T h e c o n v e n -

t i o n a l l o c a t i o n s h i f t m o d e l t h u s d e l i v e r s a r a t h e r m i s l e a d i n g i m p r e s s i o n o f t h e u n i o n

e e c t . O t h e r c o n t r i b u t i o n s e x p l o r i n g t h e s e i s s u e s i n t h e U . S . l a b o r m a r k e t i n c l u d e

t h e i n u e n t i a l w o r k o f B u c h i n s k y 1 9 9 4 , 1 9 9 5 , 1 9 9 7 , 1 9 9 8 , 2 0 0 1 . A r i a s , H a l l o c k ,

a n d S o s a 2 0 0 1 u s i n g d a t a o n i d e n t i c a l t w i n s i n t e r p r e t o b s e r v e d h e t e r o g e n e i t y i n t h e

e s t i m a t e d r e t u r n t o e d u c a t i o n o v e r q u a n t i l e s a s i n d i c a t i v e o f a n i n t e r a c t i o n b e t w e e n

o b s e r v e d e d u c a t i o n a l a t t a i n m e n t a n d u n o b s e r v e d a b i l i t y .

T h e r e i s a l s o a l a r g e l i t e r a t u r e d e a l i n g w i t h r e l a t e d i s s u e s i n l a b o r m a r k e t s o u t s i d e

t h e U . S . i n c l u d i n g F i t z e n b e r g e r a n d K u r z 1 9 9 7 , B u t t n e r a n d F i t z e n b e r g e r 1 9 9 8 ,

F i t z e n b e r g e r 1 9 9 9 , a n d F i t z e n b e r g e r , H u j e r , M a C u r d y , a n d S c h n a b e l 2 0 0 1 , o n

G e r m a n y ; M a c h a d o a n d M a t a 2 0 0 1 o n P o r t u g a l ; A b a d i e 1 9 9 7 a n d L o p e z , H e r -

n a n d e z , a n d G a r c i a 2 0 0 1 o n S p a i n ; S c h u l t z a n d M w a b u 1 9 9 8 o n S o u t h A f r i c a ;

M o n t e n e g r o 1 9 9 8 o n C h i l e ; a n d K a h n 1 9 9 8 o n i n t e r n a t i o n a l c o m p a r i s o n s . T h e

w o r k o f M a c h a d o a n d M a t a 2 0 0 1 i s p a r t i c u l a r l y n o t a b l e s i n c e i t i n t r o d u c e s a u s e -

f u l w a y t o e x t e n d t h e c o u n t e r f a c t u a l d e c o m p o s i t i o n a p p r o a c h o f O a x a c a t o q u a n t i l e

r e g r e s s i o n a n d s u g g e s t s a g e n e r a l s t r a t e g y f o r s i m u l a t i n g m a r g i n a l d i s t r i b u t i o n s f r o m

t h e q u a n t i l e r e g r e s s i o n p r o c e s s . T a n n u r i 2 0 0 0 h a s e m p l o y e d t h i s a p p r o a c h i n a s t u d y

o f a s s i m i l a t i o n o f U . S . i m m i g r a n t s .

I n o t h e r a p p l i e d m i c r o a r e a s E i d e a n d S h o w a l t e r 1 9 9 8 , K n i g h t , B a s s e t t , a n d T a m

2 0 0 0 , a n d L e v i n 2 0 0 1 h a v e a d d r e s s e d s c h o o l q u a l i t y i s s u e s . L e v i n ' s s t u d y o f a p a n e l

s u r v e y o f t h e p e r f o r m a n c e o f D u t c h s c h o o l c h i l d r e n n d s l i t t l e s u p p o r t f o r t h e c l a i m

t h a t r e d u c i n g c l a s s s i z e i m p r o v e s s t u d e n t o u t c o m e s , b u t h e d o e s n d s o m e e v i d e n c e

o f p o s i t i v e p e e r e e c t s p a r t i c u l a r l y i n t h e l o w e r t a i l o f t h e a c h i e v e m e n t d i s t r i b u t i o n .

P o t e r b a a n d R u e b e n 1 9 9 5 a n d M u e l l e r 2 0 0 0 s t u d y p u b l i c - p r i v a t e w a g e d i e r e n t i a l s

i n t h e U . S . a n d C a n a d a . W o r k b y V i s c u s i a n d B o r n 1 9 9 5 c o n s i d e r s l i a b i l i t y r e f o r m


11/25

R o g e r K o e n k e r a n d K e v i n F . H a l l o c k 1 1

e e c t s o n m e d i c a l m a l p r a c t i c e . V i s c u s i a n d H a m i l t o n 1 9 9 9 c o n s i d e r p u b l i c d e c i s i o n

m a k i n g o n h a z a r d o u s w a s t e c l e a n u p .

D e a t o n 1 9 9 7 o e r s a n i c e i n t r o d u c t i o n t o q u a n t i l e r e g r e s s i o n f o r d e m a n d a n a l y s i s .

I n a s t u d y o f E n g e l c u r v e s f o r f o o d e x p e n d i t u r e i n P a k i s t a n h e n d s t h a t a l t h o u g h

t h e m e d i a n e n g e l e l a s t i c i t y o f 0 . 9 0 6 i s s i m i l a r t o t h e O L S e s t i m a t e o f 0 . 9 0 9 , t h e

c o e c i e n t a t t h e 1 0 t h q u a n t i l e i s 0 . 8 7 9 a n d t h e e s t i m a t e a t t h e 9 0 t h p e r c e n t i l e i s

0 . 9 4 6 . I n a n o t h e r d e m a n d a p p l i c a t i o n , M a n n i n g , B l u m b e r g , a n d M o u l t o n 1 9 9 5

s t u d y d e m a n d f o r a l c o h o l u s i n g s u r v e y d a t a f r o m t h e N a t i o n a l H e a l t h I n t e r v i e w S t u d y

a n d n d c o n s i d e r a b l e h e t e r o g e n e i t y i n t h e p r i c e a n d i n c o m e e l a s t i c i t i e s o v e r f u l l r a n g e

o f t h e c o n d i t i o n a l d i s t r i b u t i o n . H e n d r i c k s a n d K o e n k e r 1 9 9 1 i n v e s t i g a t e d e m a n d

f o r e l e c t r i c i t y b y t i m e o f d a y .

E a r n i n g s i n e q u a l i t y a n d m o b i l i t y i s a n a t u r a l a r e n a o f a p p l i c a t i o n s f o r q u a n t i l e

r e g r e s s i o n . C o n l e y a n d G a l e n s o n 1 9 9 8 e x p l o r e w e a l t h a c c u m u l a t i o n i n s e v e r a l U . S .

c i t i e s i n t h e m i d - 1 9 t h c e n t u r y . G o s l i n g , M a c h i n , a n d M e g h i r 1 9 9 6 s t u d y t h e i n c o m e

a n d w e a l t h d i s t r i b u t i o n i n t h e U K u s i n g 2 7 y e a r s o f t h e U K F a m i l y E x p e n d i t u r e

S u r v e y . T r e d e 1 9 9 8 a n d M o r i l l o 2 0 0 0 c o m p a r e e a r n i n g s m o b i l i t y i n t h e U . S . a n d

G e r m a n y .

T h e r e i s a l s o a g r o w i n g l i t e r a t u r e i n e m p i r i c a l n a n c e e m p l o y i n g q u a n t i l e r e g r e s s i o n

m e t h o d s . O n e s t r a n d o f t h i s l i t e r a t u r e i s t h e r a p i d l y m u s h r o o m i n g l i t e r a t u r e o n v a l u e

a t r i s k : t h i s c o n n e c t i o n i s d e v e l o p e d i n T a y l o r 1 9 9 9 , C h e r n o z h u k o v a n d U m a n t s e v

2 0 0 1 , a n d E n g l e a n d M a n g a n e l l i 1 9 9 9 . B a s s e t t a n d C h e n 2 0 0 1 c o n s i d e r q u a n t i l e

r e g r e s s i o n i n d e x m o d e l s t o c h a r a c t e r i z e m u t u a l f u n d i n v e s t m e n t s t y l e s .

5 H o w t o d o i t

T h e d i u s i o n o f t e c h n o l o g i c a l c h a n g e t h r o u g h o u t s t a t i s t i c s i s c l o s e l y t i e d t o i t s

e m b o d i m e n t i n s t a t i s t i c a l s o f t w a r e . T h i s i s p a r t i c u l a r l y t r u e o f q u a n t i l e r e g r e s s i o n

m e t h o d s s i n c e t h e l i n e a r p r o g r a m m i n g a l g o r i t h m s t h a t u n d e r l i e r e l i a b l e i m p l e m e n -

t a t i o n s o f t h e m e t h o d s a p p e a r s o m e w h a t e s o t e r i c t o s o m e u s e r s . T h i s s e c t i o n o e r s

a c r i t i c a l r e v i e w o f e x i s t i n g a l g o r i t h m s a n d i n f e r e n c e s t r a t e g i e s f o r q u a n t i l e r e g r e s -

s i o n . R e a d e r s i n t e r e s t e d i n t h e p r a c t i c a l i t i e s o f c u r r e n t s o f t w a r e m a y p r e f e r t o s k i p

i m m e d i a t e l y t o t h e n a l s u b s e c t i o n w h e r e t h i s i s d i s c u s s e d .

5 . 1 . A l g o r i t h m s . S i n c e t h e e a r l y 1 9 5 0 ' s i t h a s b e e n r e c o g n i z e d t h a t m e d i a n r e g r e s -

s i o n m e t h o d s b a s e d o n m i n i m i z i n g s u m s o f a b s o l u t e r e s i d u a l s c a n b e f o r m u l a t e d a s

l i n e a r p r o g r a m m i n g p r o b l e m s a n d e c i e n t l y s o l v e d w i t h s o m e f o r m o f t h e s i m p l e x a l -

g o r i t h m . F o r t h i s p u r p o s e , t h e m e d i a n r e g r e s s i o n a l g o r i t h m o f B a r r o d a l e a n d R o b e r t s

1 9 7 4 h a s p r o v e n p a r t i c u l a r l y i n u e n t i a l . M e d i a n r e g r e s s i o n a l g o r i t h m s c a n b e e a s i l y

a d a p t e d f o r g e n e r a l q u a n t i l e r e g r e s s i o n p r o b l e m s . K o e n k e r a n d d ' O r e y 1 9 8 7 , 1 9 9 3

d e s c r i b e o n e i m p l e m e n t a t i o n .

T h e B a r r o d a l e a n d R o b e r t s a p p r o a c h t y p i e s t h e c l a s s o f e x t e r i o r p o i n t a l g o r i t h m s

f o r s o l v i n g l i n e a r p r o g r a m m i n g p r o b l e m s : w e t r a v e l f r o m v e r t e x t o v e r t e x a l o n g t h e

e d g e s o f t h e p o l y h e d r a l c o n s t r a i n t s e t , c h o s i n g a t e a c h v e r t e x t h e p a t h o f s t e e p e s t


12/25


d e s c e n t , u n t i l w e a r r i v e a t t h e o p t i m u m . T h e w o r k o f K a r m a r k e r 1 9 8 4 i n i t i a t e d a

d r a m a t i c r e a p p r a i s a l o f c o m p u t a t i o n a l m e t h o d s f o r l i n e a r p r o g r a m m i n g . I n s t e a d , o f

t r a v e r s i n g t h e o u t e r s u r f a c e , w e t a k e N e w t o n s t e p s f r o m t h e i n t e r i o r o f a d e f o r m e d

v e r s i o n o f t h e c o n s t r a i n t s e t t o w a r d t h e b o u n d a r y . T h i s a p p r o a c h h a s p r o d u c e d e x -

t r e m e l y e e c t i v e i n t e r i o r p o i n t a l g o r i t h m s t h a t a r e c l o s e l y r e l a t e d t o t h e l o g b a r r i e r

m e t h o d s p i o n e e r e d b y F r i s c h i n t h e 1 9 5 0 ' s f o r s o l v i n g c o n s t r a i n e d o p t i m i z a t i o n p r o b -

l e m s . T h e s e m e t h o d s a r e p a r t i c u l a r l y e e c t i v e f o r l a r g e s c a l e q u a n t i l e r e g r e s s i o n

p r o b l e m s . F o r s u c h p r o b l e m s , P o r t n o y a n d K o e n k e r 1 9 9 7 h a v e s h o w n t h a t a c o m -

b i n a t i o n o f i n t e r i o r p o i n t m e t h o d s a n d e e c t i v e p r o b l e m p r e p r o c e s s i n g r e n d e r l a r g e

s c a l e q u a n t i l e r e g r e s s i o n c o m p u t a t i o n c o m p e t i t i v e w i t h l e a s t s q u a r e s c o m p u t a t i o n s

f o r p r o b l e m s o f c o m p a r a b l e s i z e .

S a m p l e S i z e B a r r o d a l e - R o b e r t s F r i s c h - N e w t o n P r e p r o c e s s i n g

1 0 0 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5

1 0 0 0 0 . 5 7 0 . 1 4 0 . 4 7

1 0 0 0 0 1 7 . 9 6 1 . 4 9 1 . 6 1

1 0 0 0 0 0 1 3 1 7 . 2 4 2 4 . 5 9 1 1 . 6 9

T a b l e 5 . 1 . T i m i n g s f o r t h r e e a l t e r n a t i v e q u a n t i l e r e g r e s s i o n a l g o -

r i t h m s . T i m i n g s a r e r e p o r t e d i n c p u s e c o n d s u s i n g S p l u s ' s u n i x . t i m e

c o m m a n d o n a S u n S p a r c U l t r a I I . T h e d a t a f o r e a c h r o w o f t h e t a b l e

c o n s i s t s o f t h e r s t n r o w s o f t h e n a t a l i t y d a t a d e s c r i b e d a b o v e . T h e

m o d e l h a s b e e n s i m p l i e d t o i n c l u d e o n l y 9 p a r a m e t e r s r a t h e r t h a n t h e

o r i g i n a l 1 6 t o a v o i d s o m e o b v i o u s s i n g u l a r i t y p r o b l e m s t h a t a r i s e a t

s m a l l s a m p l e s i z e s .

T o i l l u s t r a t e t h e p e r f o r m a n c e o f t h e t h r e e a l g o r i t h m s w e p r o v i d e s o m e t i m i n g s

b a s e d o n a r e s t r i c t e d v e r s i o n o f o u r n a t a l i t y e x a m p l e . F r o m t h e r e s u l t s r e p o r t e d i n

T a b l e 5 . 1 , i t i s c l e a r t h a t t h e e x t e r i o r p o i n t a l g o r i t h m o f B R i s c o m p e t i t i v e o n l y f o r

r e l a t i v e l y s m a l l s a m p l e s . T h e p u r e i n t e r i o r p o i n t a l g o r i t h m t h a t w e c h a r a c t e r i z e a s

t h e F r i s c h - N e w t o n m e t h o d i s c o n s i d e r a b l y f a s t e r f o r l a r g e p r o b l e m s , n e a r l y 6 0 t i m e s

f a s t e r w h e n n i s 1 0 0 , 0 0 0 . P r e p r o c e s s i n g c a n y i e l d a f u r t h e r s i g n i c a n t i m p r o v e m e n t ,

b u t o n l y f o r q u i t e l a r g e p r o b l e m s . T h e l e s s o n w e w o u l d d r a w f r o m t h i s e x p e r i e n c e i s

t h a t t h e t r a d i t i o n a l r e l i a n c e o n s i m p l e x m e t h o d s i n m o s t i m p l e m e n t a t i o n s o f q u a n t i l e

r e g r e s s i o n i n c o m m e r c i a l s o f t w a r e i s w e l l f o u n d e d o n l y f o r r a t h e r s m a l l p r o b l e m s .

W e h o p e t h a t r e e m p h a s i z i n g t h i s p o i n t , w h i c h i s d e v e l o p e d i n c o n s i d e r a b l y m o r e

d e t a i l i n P o r t n o y a n d K o e n k e r 1 9 9 7 , w i l l e n c o u r a g e s o f t w a r e d e v e l o p e r s t o c o n s i d e r

i m p l e m e n t i n g m o r e e c i e n t i n t e r i o r p o i n t m e t h o d s a s a n o p t i o n f o r l a r g e r p r o b l e m s .

I t m a y a l s o b e w o r t h e m p h a s i z i n g t h a t t h e p r o p o s e d p r e p r o c e s s i n g s t r a t e g y a l s o

p r o v i d e s , i n p r i n c i p l e , a w a y t o d e s i g n a l g o r i t h m s f o r p r o b l e m s s o l a r g e t h a t d a t a


13/25


c a n n o t b e a c c o m m o d a t e d i n m a c h i n e m e m o r y . I n e e c t , p r e p r o c e s s i n g s u b s t i t u t e s

s o l u t i o n o f s e v e r a l s m a l l e r O n

2 = 3

p r o b l e m s f o r s o l v i n g o n e l a r g e O n p r o b l e m .

3

5 . 2 . W h a t s h o u l d w e p u t i n p a r e n t h e s e s ? I t i s a b a s i c p r i n c i p l e o f s o u n d e c o n o -

m e t r i c s t h a t e v e r y s e r i o u s e s t i m a t e d e s e r v e s a s t a n d a r d e r r o r . T h e r e a r e t w o g e n e r a l

a p p r o a c h e s t o l l i n g p a r e n t h e s e s . E i t h e r w e o e r a p r o c e d u r e t o e s t i m a t e t h e a s y m p -

t o t i c s t a n d a r d e r r o r o f t h e e s t i m a t o r , o r w e s u g g e s t s o m e f o r m o f t h e b o o t s t r a p . W e

w i l l b r i e y c o n s i d e r b o t h a p p r o a c h e s .

5 . 3 . A s y m p t o t i c s . I n i t s m o s t e l e m e n t a r y f o r m t h e a s y m p t o t i c t h e o r y o f q u a n t i l e

r e g r e s s i o n i s p r o v i d e d i n K o e n k e r a n d B a s s e t t 1 9 7 8 . I n f a c t , t h e n i t e s a m p l e d i s -

t r i b u t i o n i s a l s o e x p l i c i t l y g i v e n t h e r e , a l t h o u g h t h e c o m b i n a t o r i a l f o r m o f t h e e x a c t

d e n s i t y i s u n l i k e l y t o p r o v e p r a c t i c a l f o r s e v e r a l m o r e c y c l e s o f M o o r e ' s l a w . T h e

e l e m e n t a r y a s y m p t o t i c s o f q u a n t i l e r e g r e s s i o n a r e b a s e d o n t h e a s s u m p t i o n o f a n i i d

e r r o r , p u r e l o c a t i o n - s h i f t v e r s i o n o f t h e m o d e l . I n t h i s c a s e t h e l i m i t i n g b e h a v i o r

o f

n

i s n o r m a l w i t h c o v a r i a n c e m a t r i x !

2

X

0

X

, 1

, w h e r e !

2

d e n o t e s t h e

q u a n t i t y 1 , = f

2

F

, 1

a n d f F

, 1

d e n o t e s t h e d e n s i t y o f t h e e r r o r d i s t r i -

b u t i o n e v a l u a t e d a t t h e

t h

q u a n t i l e . T h i s c o r r e s p o n d s c l o s e l y t o t h e b e h a v i o r o f t h e

o r d i n a r y l e a s t s q u a r e s e s t i m a t o r u n d e r t h e s a m e c o n d i t i o n s e x c e p t t h a t !

2

i s r e p l a c e d

b y

2

, t h e v a r i a n c e o f t h e u n d e r l y i n g e r r o r d i s t r i b u t i o n .

W h y d o e s f

2

F

, 1

a p p e a r i n t h e a s y m p t o t i c c o v a r i a n c e m a t r i x o f

? A h e u r i s -

t i c e x p l a n a t i o n m a y b e u s e f u l . E s t i m a t i o n o f t h e t h c o n d i t i o n a l q u a n t i l e f u n c t i o n

r e l i e s , a t l e a s t a s y m p t o t i c a l l y , o n l y o n t h e o b s e r v a t i o n s n e a r t h e t h q u a n t i l e , b u t

t h e n u m b e r o f s u c h o b s e r v a t i o n s i s p r o p o r t i o n a l t o f F

, 1

i n t h e i i d c a s e , a n d t h e

v a r i a b i l i t y o f t h e e s t i m a t e , b y m e t h o d c o n s i d e r a t i o n s , d e c r e a s e s l i k e t h e s q u a r e d

r e c i p r o c a l . I t i s e a s y t o e s t i m a t e t h e n u i s a n c e p a r a m e t e r !

2

b a s e d o n t h e q u a n -

t i l e r e g r e s s i o n r e s i d u a l s , b u t a s w e h a v e a l r e a d y s e e n i n t h e e x a m p l e s t h e i i d e r r o r

a s s u m p t i o n s s e e m s h i g h l y q u e s t i o n a b l e i n m a n y a p p l i c a t i o n s e t t i n g s .

W h e n t h e o b s e r v a t i o n s a r e i n d e p e n d e n t b u t n o t i d e n t i c a l l y d i s t r i b u t e d , a s w e w o u l d

e x p e c t i n m o s t m i c r o e c o n o m e t r i c a p p l i c a t i o n s i t i s q u i t e s t r a i g h t f o r w a r d t o e x t e n d

t h e i i d t h e o r y t o p r o d u c e a v e r s i o n o f t h e H u b e r - E i c k e r - W h i t e s a n d w i c h f o r m u l a f o r

t h e l i m i t i n g c o v a r i a n c e m a t r i x o f

. E s t i m a t i o n i s s o m e w h a t m o r e c o m p l i c a t e d ,

b u t t h e r e a r e s e v e r a l r e a s o n a b l e c a n d i d a t e e s t i m a t o r s t h a t h a v e b e e n p r o p o s e d i n t h e

l i t e r a t u r e . I n a d d i t i o n i n v e r s i o n o f a r a n k t e s t a s d e s c r i b e d i n K o e n k e r 1 9 9 4 , 1 9 9 6

o e r s a r e l i a b l e m e t h o d o f c o n s t r u c t i n g c o n d e n c e i n t e r v a l s i n t h e n o n - i i d e r r o r c o n -

t e x t . T h e s e i n t e r v a l s a r e c o n s t r u c t e d b y i n v e r t i n g a u n i v a r i a t e r a n k t e s t i n t r o d u c e d i n

G u t e n b r u n n e r , J u r e c k o v a , K o e n k e r , a n d P o r t n o y 1 9 9 3 t o n d a s e t o f h y p o t h e t i c a l

v a l u e s o f t h e p a r a m e t e r t h a t w o u l d n o t l e a d t o r e j e c t i o n a t t h e p r o s c r i b e d l e v e l . T h e

t e s t , i n t u r n , i s b a s e d o n a f u n d a m e n t a l l i n k b e t w e e n t h e f o r m a l l i n e a r p r o g r a m m i n g

d u a l o f t h e q u a n t i l e r e g r e s s i o n o p t i m i z a t i o n p r o b l e m a n d t h e t h e o r y o f r a n k s t a t i s t i c s ,

3

T h u s , f o r e x a m p l e f o r a p r o b l e m w i t h a m i l l i o n o b s e r v a t i o n s w e n e e d o n l y s o l v e p r o b l e m s w i t h n

r o u g h l y 1 0 , 0 0 0 t h a t a s T a b l e 5 . 1 i n d i c a t e s a r e v e r y e c i e n t l y h a n d l e d b y t h e F r i s c h - N e w t o n m e t h o d .


14/25


i n t r o d u c e d i e G u t e n b r u n n e r a n d J u r e c k o v a 1 9 9 2 . W e c o m p a r e s e v e r a l m e t h o d s o f

c o n d e n c e i n t e r v a l c o n s t r u c t i o n b a s e d o n a s y m p t o t i c t h e o r y b e l o w .

5 . 4 . B o o t s t r a p . E f r o n ' s u b i q u i t o u s b o o t s t r a p o e r s a n e x p a n d e d r a n g e o f o p t i o n s

f o r c o m p u t i n g c o n d e n c e i n t e r v a l s a n d s t a n d a r d e r r o r s . I n d e e d , E f r o n h i m s e l f p r o -

p o s e d u s i n g t h e b o o t s t r a p t o e s t i m a t e c o n d e n c e i n t e r v a l s f o r m e d i a n r e g r e s s i o n a s

e a r l y a s h i s 1 9 8 7 F e r b e r l e c t u r e a t t h e U n i v e r s i t y o f I l l i n o i s . S i n c e t h a t t i m e , t h e r e

h a s b e e n c o n s i d e r a b l e f u r t h e r c o n s i d e r a t i o n o f t h e b o o t s t r a p f o r q u a n t i l e r e g r e s s i o n

f r o m b o t h t h e o r e t i c a l a n d a p p l i e d p e r s p e c t i v e s .

I n t h e s i m p l e s t i n d e p e n d e n t , b u t n o t i d e n t i c a l l y d i s t r i b u t e d s e t t i n g s t h e s t a n d a r d

a p p r o a c h i s t h e s o - c a l l e d x ; y - p a i r b o o t s t r a p . P a i r s x

i

; y

i

i = 1 ; : : : ; n a r e d r a w n

a t r a n d o m f r o m t h e o r i g i n a l o b s e r v a t i o n s w i t h r e p l a c e m e n t . F o r e a c h r e s a m p l i n g t h e

e s t i m a t o r

n

i s r e c o m p u t e d . R e p e a t i n g t h i s p r o c e d u r e B t i m e s y i e l d s a s a m p l e

o f B p - v e c t o r s w h o s e s a m p l e c o v a r i a n c e m a t r i x c o n s t i t u t e s a v a l i d e s t i m a t o r o f t h e

c o v a r i a n c e m a t r i x o f t h e o r i g i n a l e s t i m a t o r . T h i s p r o c e d u r e i s a u t o m a t e d i n S t a t a ' s

b s q r e g c o m m a n d , f o r e x a m p l e . A l t e r n a t i v e l y , a n d i n o u r v i e w p r e f e r a b l y , c o n d e n c e

r e g i o n s f o r t h e q u a n t i l e r e g r e s s i o n p a r a m e t e r s c a n b e c o m p u t e d f r o m t h e e m p i r i c a l

d i s t r i b u t i o n o f t h e s a m p l e o f b o o t s t r a p p e d

n

' s , t h e s o - c a l l e d p e r c e n t i l e m e t h o d .

T h e s e p r o c e d u r e s a r e e a s i l y e x t e n d e d t o d e a l w i t h t h e j o i n t d i s t r i b u t i o n o f s e v e r a l

d i s t i n c t q u a n t i l e r e g r e s s i o n e s t i m a t o r s f

n

k

k = 1 ; : : : ; K g , a s w o u l d b e n e e d e d t o

t e s t e q u a l i t y o f s l o p e p a r a m e t e r s a c r o s s q u a n t i l e s , f o r e x a m p l e . I n p r a c t i c e i t i s o f t e n

d e s i r a b l e , p a r t i c u l a r l y w h e n t h e i n i t i a l s a m p l e s i z e i s l a r g e t o c o n s i d e r s u b s a m p l i n g ,

o r w h a t i s s o m e t i m e s c a l l e d t h e m o u t o f n b o o t s t r a p . I n t h i s c a s e t h e s a m p l e s i z e o f

e a c h b o o t s t r a p s a m p l e i s m n , a n d t h e r e s u l t i n g b o o t s t r a p p e d c o v a r i a n c e m a t r i x

i s r e s c a l e d b y

p

m = n : T h i s a p p r o a c h h a s b e e n u s e d e x t e n s i v e l y b y B u c h i n s k y 1 9 9 4

a n d a l s o b y A b r e v e y a 2 0 0 1 i n l a r g e s c a l e a p p l i c a t i o n s .

4

P a r z e n , W e i , a n d Y i n g 1 9 9 4 h a v e s u g g e s t e d t h a t r a t h e r t h a n b o o t s t r a p p i n g x

i

; y

i

p a i r s , o n e c a n i n s t e a d b o o t s t r a p t h e q u a n t i l e r e g r e s s i o n g r a d i e n t c o n d i t i o n . T h i s i n -

v o l v e s s a m p l i n g B e r n o u l l i r a n d o m v a r i a b l e s , l e a d s t o a n a s y m p t o t i c a l l y p i v o t a l a p -

p r o a c h , a n d c a n b e i m p l e m e n t e d v e r y e c i e n t l y . M o r e r e c e n t l y , B i l i a s , C h e n , a n d

Y i n g 2 0 0 0 h a v e s u g g e s t e d a f o r m u l a t i o n o f t h i s a p p r o a c h a s a r e s a m p l i n g s t r a t e g y

f o r c e n s o r e d q u a n t i l e r e g r e s s i o n .

5 . 5 . C o m p a r i s o n o f M e t h o d s . W e h a v e o c c a s i o n a l l y e n c o u n t e r e d t h e v i e w t h a t

b e c a u s e t h e r e a r e s e v e r a l a v a i l a b l e a p p r o a c h e s t o i n f e r e n c e f o r q u a n t i l e r e g r e s s i o n , o r

b e c a u s e i t i n v o l v e s a f o r m o f d e n s i t y e s t i m a t i o n , i t i s a s u b j e c t t o o a r c a n e t o o e r

4

R e c e n t l y , B i c k e l a n d S a k o v 2 0 0 0 h a v e s h o w n t h a t c h o i c e o f m s u c h t h a t m = n t e n d s t o z e r o f o r

b o o t s t r a p p i n g t h e s a m p l e m e d i a n a c h i e v e s a h i g h e r - o r d e r a s y m p t o t i c r e n e m e n t . E x t e n s i o n o f t h i s

n d i n g t o q u a n t i l e r e g r e s s i o n i s a n i n t r i g u i n g o p e n p r o b l e m . C h o o s i n g m = n ! 0 m a y b e v i e w e d a s

a s m o o t h i n g d e v i c e . A l t e r n a t i v e s m o o t h i n g s c h e m e s , e . g . H o r o w i t z 1 9 9 8 , h a v e b e e n p r o p o s e d , b u t

t h e y h a v e t h e d i s a d v a n t a g e s o f b e i n g c o m p u t a t i o n a l l y m o r e d e m a n d i n g a n d i n t r o d u c i n g a d d i t i o n a l

t u n i n g c o n s t a n t s .


15/25


Rank Inversion

Rank Inversion

HendricksKoenker

HendricksKoenker

Powell Kernel

Powell Kernel

Iid Siddiqui

Iid Siddiqui

Bootstrap B=20

Bootstrap B=20

Bootstrap B=200

Bootstrap B=200

Bootstrap B=600

Bootstrap B=600

(Intercept) female married white r.educ exp exp2 city = .50

= .95 (Intercept) female married white r.educ exp exp2 city

F i g u r e 5 . 1 . C o m p a r i s o n o f C o n d e n c e I n t e r v a l L e n g t h s : T h e g u r e

p l o t s r e l a t i v e c o n d e n c e i n t e r v a l l e n g t h s f o r s e v e r a l d i e r e n t p r o p o s e d

m e t h o d s . T h e r a n k - i n v e r s i o n m e t h o d i s n o r m a l i z e d t o h a v e u n i t l e n g t h ,

s o a l l o t h e r i n t e r v a l s a r e r e l a t i v e t o t h e r a n k i n v e r s i o n i n t e r v a l . T h e

b o o t s t r a p i n t e r v a l s a r e r e p r e s e n t e d b y 5 i n d e p e n d e n t r e a l i z a t i o n s t h a t

a r e p l o t t e d s e p a r a t e l y .

r e l i a b l e c o n c l u s i o n s .

5

I n o u r e x p e r i e n c e t h e d i s c r e p a n c i e s b e t w e e n r e a s o n a b l e c o m -

p e t i n g m e t h o d s a r e s l i g h t , a n d i n f e r e n c e f o r q u a n t i l e r e g r e s s i o n i s , i f a n y t h i n g , m o r e

r o b u s t t h a n m a n y o t h e r f o r m s o f i n f e r e n c e c o m m o n l y e n c o u n t e r e d i n e c o n o m e t r i c s .

T o i l l u s t r a t e t h i s p o i n t , w e c o m p a r e i n F i g u r e 5 . 1 s e v e r a l c o m p e t i n g m e t h o d s o f e s t i -

m a t i n g c o n d e n c e i n t e r v a l s f o r q u a n t i l e r e g r e s s i o n p a r a m e t e r s i n a s t a n d a r d l o g w a g e

5

O f c o u r s e , w i t h t h e a d v e n t o f t h e E i c k e r - W h i t e - N e w e y - W e s t p r o l i f e r a t i o n o f s t a n d a r d e r r o r p r o -

p o s a l s f o r t h e o r d i n a r y l e a s t s q u a r e s e s t i m a t o r o n e m i g h t b e l e d t o s i m i l a r c o n c l u s i o n s f o r m e a n

r e g r e s s i o n .


16/25


e q u a t i o n m o d e l b a s e d o n 3 9 , 4 6 6 o b s e r v a t i o n s f r o m t h e 1 9 9 9 M a r c h C u r r e n t P o p u l a -

t i o n S u r v e y . T h e s p e c i c a t i o n i n c l u d e s a l i n e a r s c h o o l i n g t e r m , p o t e n t i a l e x p e r i e n c e ,

a n d i t s s q u a r e , a n d i n d i c a t o r s f o r g e n d e r , m a r i t a l s t a t u s , r a c e , a n d r e s i d e n c e i n a n

u r b a n a r e a . W e c o m p a r e 5 m e t h o d s : t h e r a n k i n v e r s i o n i n t e r v a l s K o e n k e r 1 9 9 4 ,

t h e s a n d w i c h f o r m u l a e s t i m a t e s u g g e s t e d i n H a s a n a n d K o e n k e r 1 9 9 7 , t h e s a n d w i c h

f o r m u l a p r o p o s a l o f P o w e l l 1 9 8 9 , t h e n a i v e S i d d i q u i e s t i m a t o r o f t h e a s y m p t o t i c

c o v a r i a n c e m a t r i x u n d e r t h e a s s u m p t i o n o f i i d e r r o r s , a n d t h r e e v e r s i o n s o f t h e b o o t -

s t r a p u s i n g B = 2 0 , 2 0 0 , a n d 6 0 0 . F o r e a c h o f t h e b o o t s t r a p m e t h o d s w e p l o t v e

r e a l i z a t i o n s o f e a c h b o o t s t r a p p e d c o n d e n c e i n t e r v a l t o p r o v i d e s o m e i n d i c a t i o n o f

t h e v a r i a b i l i t y o f t h e m e t h o d . I n e a c h c a s e w e h a v e n o r m a l i z e d t h e l e n g t h o f t h e

r a n k i n v e r s i o n i n t e r v a l t o b e o n e . N o t e t h a t t h e r a n k i n v e r s i o n i n t e r v a l i s a l l o w e d t o

a s y m m e t r i c , w h i l e a l l t h e o t h e r i n t e r v a l s a r e s y m m e t r i c b y c o n s t r u c t i o n . O f c o u r s e ,

i n s u c h a l a r g e s a m p l e s , w e w o u l d e x p e c t t h a t t h e e s t i m a t o r w o u l d b e n e a r l y n o r m a l

a n d h e n c e t h e i n t e r v a l s w o u l d b e a p p r o x i m a t e l y s y m m e t r i c .

S u b j e c t t o t h e o b v i o u s p r o v i s o t h a t o n e s h o u l d b e h i g h l y s u s p i c i o u s o f a n y o n e

e x e r c i s e l i k e t h i s , w e b o l d l y d r a w t h e f o l l o w i n g c o n c l u s i o n s . N o n e o f t h e m e t h o d s

d i s p l a y e m b a r r a s s i n g p e r f o r m a n c e . E v e n t h e i i d S i d d i q u i a p p r o a c h t h a t w e e x p e c t e d

t o y i e l d o v e r l y o p t i m i s t i c , s h o r t i n t e r v a l s i s n ' t t h a t b a d . P o w e l l ' s a p p r o a c h l o o k s

s o m e w h a t m o r e p e s s i m i s t i c a t t h e m e d i a n , b u t s e e m s s o m e w h a t m o r e o p t i m i s t i c a t

. 9 5 . T h e b o o t s t r a p i n t e r v a l s a r e o b v i o u s l y t o o v a r i a b l e w i t h o n l y 2 0 r e p l i c a t i o n s , a n d

p e r h a p s a l s o a t 2 0 0 . T h e m o r e s t a b l e b e h a v i o r o f t h e b o o t s t r a p a t 6 0 0 r e p l i c a t i o n s i s

q u i t e c o n s i s t e n t w i t h t h e g u i d e l i n e s p r o v i d e d b y A n d r e w s a n d B u c h i n s k y 2 0 0 0 .

S t a t a ' s c o m m a n d q r e g a l s o p r o d u c e s e s t i m a t e s o f a s y m p t o t i c s t a n d a r d e r r o r s b a s e d

o n i i d e r r o r a s s u m p t i o n s . A l t h o u g h t h e y a r e d e s i g n a t e d a s K o e n k e r - B a s s e t t s t a n d a r d

e r r o r s " t h e m e t h o d b e a r s l i t t l e r e s e m b l a n c e t o t h e h i s t o s p l i n e a p p r o a c h o f t h e c i t e d

r e f e r e n c e . A s d e s c r i b e d b y R o g e r s 1 9 9 3 t h e q r e g ' s s t a n d a r d e r r o r s a p p e a r t o b e a

v a r i a n t o f t h e i i d S i d d i q u i m e t h o d w i t h a r a t h e r u n f o r t u n a t e c h o i c e o f b a n d w i d t h .

6

A c o n s e q u e n c e o f t h e u n d e r s m o o t h i n g i m p l i e d b y t h e S t a t a r u l e i s t h a t t h e r e s u l t i n g

s t a n d a r d e r r o r s a r e f r e q u e n t l y c o n s i d e r a b l y s m a l l e r t h a n w o u l d b e o b t a i n e d w i t h a

m o r e c o n v e n t i o n a l b a n d w i d t h s e l e c t i o n r u l e . T h i s c o n c l u s i o n i s s u p p o r t e d b y t h e

M o n t e C a r l o c o m p a r i s o n r e p o r t e d i n R o g e r s 1 9 9 2 .

5 . 6 . S o f t w a r e P a c k a g e s . A m o n g c o m m e r c i a l p r o g r a m s i n c o m m o n u s e i n e c o n o -

m e t r i c s o n l y S t a t a o e r s s o m e b a s i c f u n c t i o n a l i t y f o r q u a n t i l e r e g r e s s i o n w i t h i n t h e

c e n t r a l c o r e o f t h e p a c k a g e d i s t r i b u t e d b y t h e v e n d o r . S i n c e t h e m i d - 1 9 8 0 ' s o n e o f u s

h a s m a i n t a i n e d a p u b l i c d o m a i n p a c k a g e o f q u a n t i l e r e g r e s s i o n s o f t w a r e d e s i g n e d f o r

t h e S l a n g u a g e o f B e c k e r , C h a m b e r s , a n d W i l k s 1 9 8 8 , a n d t h e r e l a t e d c o m m e r c i a l

p a c k a g e S p l u s . R e c e n t l y , t h i s p a c k a g e h a s b e e n e x t e n d e d t o i n c l u d e a v e r s i o n f o r

6

S t a t a ' s b a n d w i d t h r u l e a p p e a r s t o b e h = n

1 = 2

. I n c o n t r a s t t h e d e f a u l t H a l l a n d S h e a t h e r

1 9 8 8 r u l e e m p l o y e d i n o u r S i m p l e m e n t a t i o n i s h = n

1 = 3

1

1 = 3

3 = 2

2

= 2

2

1

1 = 3

w h e r e

=

1

. T h e S t a t a r u l e p r o d u c e s b a n d w i d t h s t h a t a r e g e n e r a l l y c o n s i d e r a b l y s m a l l e r t h a n t h e

S r u l e .


17/25


R , t h e v e r y i m p r e s s i v e G N U d i a l e c t o f S . T h e c u r r e n t r e p o s i t o r y f o r t h i s s o f t w a r e i s

w w w . e c o n . u i u c . e d u r o g e r r e s e a r c h r q r q . h t m l . T h e R v e r s i o n i s a l s o a v a i l a b l e

a t l i b . s t a t . c m u . e d u R C R A N . T h e f o r m e r w e b s i t e a l s o p r o v i d e s s o f t w a r e f o r t h e

O x l a n g u a g e o f D o o r n i k 1 9 9 6 , a n d f o r M a t l a b . I n a d d i t i o n t o i n c l u d i n g c o d e f o r

t h e a l g o r i t h m s d e s c r i b e d a b o v e i n f o r t r a n , t h i s w e b s i t e o e r s a c o n s i d e r a b l e v a r i e t y

o f r e l a t e d c o d e d e s i g n e d t o f a c i l i t a t e i n f e r e n c e a n d p r e s e n t a t i o n o f q u a n t i l e r e g r e s s i o n

r e s u l t s .

A l t h o u g h t h e r e i s q u i t e a l a r g e t h e o r e t i c a l l i t e r a t u r e d e a l i n g w i t h q u a n t i l e r e g r e s s i o n

i n f e r e n c e , t h e s e d e v e l o p m e n t s h a v e b e e n s l o w t o p e r c o l a t e i n t o s t a n d a r d e c o n o m e t r i c

s o f t w a r e . W i t h t h e n o t a b l e e x c e p t i o n s o f S t a t a a n d X p l o r e , s e e C i z e k 2 0 0 0 , a n d

t h e p a c k a g e s a v a i l a b l e f o r S p l u s a n d R , n o n e o f t h e i m p l e m e n t a t i o n s o f q u a n t i l e

r e g r e s s i o n i n c l u d e a n y f u n c t i o n a l i t y f o r i n f e r e n c e . W e w o u l d w e l c o m e a c o n c e r t e d

e o r t b y r e a d e r s t o e n c o u r a g e s o f t w a r e d e v e l o p e r s t o r e c t i f y t h i s s i t u a t i o n .

6 P e r i l s o f D o i n g I t

I n m e a n r e g r e s s i o n t h e r e i s a f a m i l i a r l i t a n y o f a i l m e n t s t h a t p l a g u e t h e e c o n o m e t r i c

m i n d w i t h d o u b t a n d d r e a d . I n a f e w h a p p y c a s e s t h e p r a c t i t i o n e r o f q u a n t i l e r e g r e s -

s i o n c a n r e s t a l i t t l e e a s i e r t h a n h i s m e a n - s p i r i t e d c o l l e a g u e . I n o t h e r c a s e s , d o u b t s a r e

m a g n i e d . W e w i l l v e r y b r i e y s u r v e y t h i s t e r r i t o r y a n d t r y t o o e r s o m e g u i d a n c e t o

a v a i l a b l e r e m e d i e s a n d r e l a t e d l i t e r a t u r e . F o r s e v e r e o r p e r s i s t e n t s y m p t o m s c o n s u l t

y o u r l o c a l e c o n o m e t r i c i a n .

6 . 1 . R o b u s t n e s s . F r o m t h e o u t s e t a n i m p o r t a n t m o t i v a t i o n f o r q u a n t i l e r e g r e s s i o n

h a s b e e n i t s i n h e r e n t r o b u s t n e s s t o o u t l y i n g o b s e r v a t i o n s i n t h e r e s p o n s e v a r i a b l e .

W h i l e m e a n r e g r e s s i o n t e n d s t o f o l l o w a s i n g l e o u t l i e r l i k e a r a t b e h i n d t h e P i e d

P i p e r , t h e i n u e n c e o f a n o u t l y i n g o b s e r v a t i o n o n

i s b o u n d e d . I n d e e d , m o v i n g

o b s e r v a t i o n s a w a y f r o m t h e q u a n t i l e r e g r e s s i o n t i n t h e y - d i r e c t i o n h a s n o e e c t

w h a t s o e v e r o n t h e t . T h i s i n s e n s i t i v i t y h a s b e e n o c c a s i o n a l l y m i s i n t e r p r e t e d , b u t

i t i s f u n d a m e n t a l t o t h e n a t u r e o f t h e q u a n t i l e s . A s i n m e a n r e g r e s s i o n , o u t l y i n g x

o b s e r v a t i o n s c a n b e h i g h l y i n u e n t i a l i n q u a n t i l e r e g r e s s i o n , b u t t h e p r o b l e m i s n o t

q u i t e s o s e v e r e . S e v e r a l p r o p o s a l s h a v e b e e n m a d e t o r o b u s t i f y " q u a n t i l e r e g r e s s i o n

a g a i n s t s u c h p o i n t s . S e e e . g . R o u s s e e u w a n d H u b e r t 1 9 9 9 a n d t h e a s s o c i a t e d

d i s c u s s i o n .

6 . 2 . H e t e r o s c e d a s t i c i t y . T h e r e c o g n i t i o n t h a t c o v a r i a t e s c a n e x e r t a s i g n i c a n t

e e c t o n t h e d i s p e r s i o n o f t h e r e s p o n s e v a r i a b l e a s w e l l a s i t s l o c a t i o n i s t h e r s t s t e p

t o w a r d a g e n e r a l a c c e p t a n c e o f t h e e x p a n d e d e x i b i l i t y o f c o v a r i a t e e e c t s i n q u a n t i l e

r e g r e s s i o n . S o m e s i m p l e t e s t s f o r h e t e r o s c e d a s t i c i t y w e r e s u g g e s t e d i n K o e n k e r a n d

B a s s e t t 1 9 8 2 , a n d t h e r e h a s b e e n c o n s i d e r a b l e s u b s e q u e n t w o r k o n m o d e l s f o r l i n e a r

l o c a t i o n a n d s c a l e s h i f t s . A s i n m e a n r e g r e s s i o n , v a r i a t i o n i n c o n d i t i o n a l d i s p e r s i o n

c r e a t e s o p p o r t u n i t i e s f o r i m p r o v e d e c i e n c y o f e s t i m a t i o n t h r o u g h w e i g h t e d q u a n t i l e

r e g r e s s i o n . S e e K o e n k e r a n d Z h a o 1 9 9 4 a n d Z h a o 2 0 0 0 f o r f u r t h e r d e t a i l s .


18/25


6 . 3 . C e n s o r i n g . I n c a s e s o f x e d c e n s o r i n g l i k e t h e w e l l - k n o w n t o b i t m o d e l p a r a m e t -

r i c m a x i m u m l i k e l i h o o d m e t h o d s h a v e a t t r a c t e d c o n s i d e r a b l e c r i t i c i s m d u e t o t h e i r

s e n s i t i v i t y t o b o t h d i s t r i b u t i o n a l a s s u m p t i o n s a n d p o t e n t i a l h e t e r o s c e d a s t i c i t y . S e e

e . g . G o l d b e r g e r 1 9 8 3 . T h e c r u c i a l o b s e r v a t i o n o f P o w e l l 1 9 8 6 t h a t l i n e a r c o n d i -

t i o n a l q u a n t i l e m o d e l s c o u l d e a s i l y a c c o m m o d a t e x e d c e n s o r i n g b y a s i m p l e n o n l i n e a r

m o d i c a t i o n o f t h e r e s p o n s e f u n c t i o n h a s b e e n e n o r m o u s l y i n u e n t i a l . M o r e g e n e r -

a l l y , a s e l a b o r a t e d b y P o w e l l 1 9 8 9 t h e q u a n t i l e s a r e e q u i v a r i a n t w i t h r e s p e c t t o a n y

m o n o t o n e i n c r e a s i n g t r a n s f o r m a t i o n , s o t h e t r a n s f o r m e d r a n d o m v a r i a b l e h Y h a s

c o n d i t i o n a l q u a n t i l e f u n c t i o n s Q

h Y

= h Q

Y

, a f a c t t h a t c o n s i d e r a b l y s i m p l i -

e s t h e i n t e r p r e t a t i o n o f a w i d e v a r i e t y o f t r a n s f o r m a t i o n m o d e l s . S e e e . g . B u c h i n s k y

1 9 9 5 a n d M a c h a d o a n d M a t a 2 0 0 0 . R a n d o m c e n s o r i n g c o n s t i t u t e s a s o m e w h a t

m o r e c h a l l e n g i n g c o n t e x t f o r q u a n t i l e r e g r e s s i o n , b u t t h e r e h a v e b e e n s e v e r a l i m -

p o r t a n t r e c e n t d e v e l o p m e n t s i n c l u d i n g : H o n o r e , P o w e l l , a n d K h a n 2 0 0 0 , L i p s i t z ,

F i t z m a u r i c e , M o l e n b e r g h s , a n d Z h a o 1 9 9 7 , Y a n g 1 9 9 9 , a n d P o r t n o y 2 0 0 1 .

6 . 4 . S a m p l e S e l e c t i o n . S e m i p a r a m e t r i c m o d e l s o f s a m p l e s e l e c t i o n h a v e r e c e i v e d

c o n s i d e r a b l e a t t e n t i o n i n r e c e n t y e a r s a s r e s e a r c h e r s e x p l o r e d v a r i o u s s c h e m e s t o r e l a x

t h e p a r a m e t r i c s p e c i c a t i o n s e m p l o y e d i n t h e s e m i n a l w o r k o f H e c k m a n 1 9 7 9 . A

v a l u a b l e s u r v e y i s p r o v i d e d b y M a n s k i 1 9 9 3 . A u n i e d a p p r o a c h t o s a m p l e s e l e c t i o n

f o r q u a n t i l e r e g r e s s i o n r e m a i n s a c h a l l e n g i n g o p e n p r o b l e m . S e e B u c h i n s k y 1 9 9 7 ,

2 0 0 1 f o r s o m e r e c e n t d e v e l o p m e n t s i n t h i s d i r e c t i o n .

6 . 5 . B i n a r y R e s p o n s e M o d e l s . T h e m a x i m u m s c o r e e s t i m a t o r p r o p o s e d b y M a n -

s k i 1 9 7 5 , 1 9 8 5 f o r t h e b i n a r y r e s p o n s e m o d e l c h o o s e s

t o m a x i m i z e t h e a g r e e m e n t

b e t w e e n t h e s i g n s o f t h e o b s e r v e d r e s p o n s e v a r i a b l e , c o d e d 1 , a n d t h e s i g n s o f t h e

l i n e a r p r e d i c t o r x

i

. M a n s k i 1 9 8 5 o b s e r v e d t h a t t h i s p r o b l e m c o u l d b e r e f o r m u -

l a t e d a s a g e n e r a l q u a n t i l e r e g r e s s i o n p r o b l e m , b u t f o r r e a s o n s t h a t a r e n o t a l t o g e t h e r

c l e a r s u b s e q u e n t a t t e n t i o n s e e m s t o h a v e b e e n f o c u s e d a l m o s t e n t i r e l y o n t h e m e d i a n

c a s e . K o r d a s 2 0 0 0 h a s r e c e n t l y e x p l o r e d t h e c o n s e q u e n c e s o f e s t i m a t i n g a n e n s e m -

b l e o f t h e s e b i n a r y q u a n t i l e r e g r e s s i o n m o d e l s , a n a p p r o a c h t h a t l e a d s t o a m u c h

m o r e e x i b l e v i e w o f h o w c o v a r i a t e s i n u e n c e t h e r e s p o n s e . T h e a s y m p t o t i c b e h a v -

i o r o f t h e j o i n t d i s t r i b u t i o n o f t h e s e b i n a r y r e g r e s s i o n q u a n t i l e s i s s t u d i e d f o l l o w i n g

t h e s m o o t h i n g a p p r o a c h i n t r o d u c e d b y H o r o w i t z 1 9 9 2 . T h i s a p p r o a c h s e e m s t o o f -

f e r a v e r y a p p e a l i n g e m p i r i c a l s t r a t e g y f o r m a n y d i s c r e t e c h o i c e a p p l i c a t i o n s w h e r e

h e t e r o g e n e i t y o f c o v a r i a t e e e c t s i s a n i m p o r t a n t c o n s i d e r a t i o n .

6 . 6 . D u r a t i o n M o d e l s . C h a u d h u r i , D o k s u m , a n d S a m a r o v 1 9 9 7 h a v e a r g u e d t h a t

q u a n t i l e r e g r e s s i o n s e r v e s a s a u n i f y i n g c o n c e p t f o r a v a r i e t y o f d u r a t i o n m o d e l s :

p r o p o r t i o n a l h a z a r d s , p r o p o r t i o n a l o d d s , a c c e l e r a t e d f a i l u r e t i m e , e t c . T h e r e a r e m a n y

p o t e n t i a l e c o n o m e t r i c a p p l i c a t i o n s . K o e n k e r a n d G e l i n g 2 0 0 1 d e s c r i b e a l a r g e s c a l e

a p p l i c a t i o n i n e x p e r i m e n t a l d e m o g r a p h y , a n d d i s c u s s a n i m p o r t a n t l i n k t o t h e g e n e r a l

n o t i o n o f t r e a t m e n t e e c t s i n t r o d u c e d b y L e h m a n n 1 9 7 4 . F i t z e n b e r g e r 1 9 9 6 a n d

K o e n k e r a n d B i l i a s 2 0 0 1 d i s c u s s a p p l i c a t i o n s t o u n e m p l o y m e n t d u r a t i o n m o d e l s .


19/25


6 . 7 . P a n e l D a t a . A d d i t i v e r a n d o m e e c t s m o d e l s f o r p a n e l d a t a w o u l d s e e m t o

o e r a f e r t i l e e l d f o r t h e g r o w t h o f q u a n t i l e r e g r e s s i o n m e t h o d s . C a u t i o n i s c a l l e d f o r ,

h o w e v e r . Q u a n t i l e s o f c o n v o l u t i o n s o f r a n d o m v a r i a b l e s a r e r a t h e r i n t r a c t a b l e o b j e c t s ,

a n d p r e l i m i n a r y d i e r e n c i n g s t r a t e g i e s f a m i l i a r f r o m G a u s s i a n m o d e l s h a v e s o m e t i m e s

u n a n t i c i p a t e d e e c t s . S o m e p r o g r e s s h a s b e e n m a d e w i t h m i n i m u m d i s t a n c e m e t h o d s

b a s e d o n u n r e s t r i c t e d q u a n t i l e r e g r e s s i o n t t i n g t o s e v e r a l c r o s s s e c t i o n s , a s i n C h a y

1 9 9 5 .

6 . 8 . E n d o g e n e i t y . A m e m i y a 1 9 8 2 a n d P o w e l l 1 9 8 3 c o n s i d e r a n a l o g u e s o f t h e

t w o s t a g e l e a s t s q u a r e s e s t i m a t o r f o r m e d i a n r e g r e s s i o n . A n d a s n o t e d i n t h e p r e v i -

o u s s e c t i o n , t h e r e h a v e b e e n s e v e r a l r e c e n t a p p l i c a t i o n s o f t h e s e m e t h o d s . R e c e n t l y ,

A b a d i e , A n g r i s t , a n d I m b e n s 2 0 0 0 h a v e p r o p o s e d a w e i g h t e d q u a n t i l e r e g r e s s i o n

a p p r o a c h t o e s t i m a t i n g e n d o g e n o u s t r e a t m e n t e e c t s i n o b s e r v a t i o n a l s t u d i e s . T h a t

c a u s a l i n f e r e n c e w i l l c o n t i n u e t o g e n e r a t e i m p o r t a n t a n d c o n t r o v e r s i a l w o r k s e e m s

s a f e t o p r e d i c t .

6 . 9 . T i m e - S e r i e s . T h e r e i s a g r o w i n g l i t e r a t u r e d e v o t e d t o a p p l i c a t i o n s o f q u a n t i l e

r e g r e s s i o n t o t i m e - s e r i e s : W e i s s 1 9 9 1 , K o u l a n d S a l e h 1 9 9 5 , K o u l a n d M u k h e r j e e

1 9 9 4 , H a l l i n a n d J u r e c k o v a 1 9 9 9 , D a v i s a n d D u n s m u i r 1 9 9 7 , H a s a n a n d K o e n k e r

1 9 9 7 , K o e n k e r a n d Z h a o 1 9 9 4 . I n t e r e s t h a s f o c u s e d a l m o s t e n t i r e l y , h o w e v e r , o n

t h e c l a s s i c a l i i d i n n o v a t i o n m o d e l . T h e t o y e x a m p l e o f K o e n k e r 1 9 9 9 o f a r s t

o r d e r q u a n t i l e a u t o r e g r e s s i o n m o d e l f o r d a i l y t e m p e r a t u r e s u g g e s t s t h a t t h e r e m a y

b e i n t e r e s t i n g s c o p e f o r n o n - i i d i n n o v a t i o n m o d e l s a s w e l l .

6 . 1 0 . E x t r e m e s . T h e r e i s o f t e n a c o m p e l l i n g s u b s t a n t i v e c a s e f o r f o c u s i n g a t t e n t i o n

o n t h e b e h a v i o r o f c o n d i t i o n a l e x t r e m e v a l u e s . T h i s i s c e r t a i n l y t h e c a s e , f o r e x a m p l e ,

i n a u c t i o n a p p l i c a t i o n s i n e c o n o m i c s w h e r e s u c h o b s e r v a t i o n s r e p r e s e n t t h e w i n n i n g

b i d s . O r , i n p r o d u c t i o n - c o s t m o d e l s w h e r e t h e y r e p r e s e n t r m s n e a r t h e t e c h n o l o g i c a l

f r o n t i e r . U n t i l r e c e n t l y t h e l i t e r a t u r e o n t h i s s u b j e c t , l i k e t h e d a t a , h a s b e e n r a t h e r

s p a r s e . C h e r n o z h u k o v 2 0 0 0 h a s d r a m a t i c a l l y a l t e r e d t h i s s t a t e o f a a i r s b y p r o v i d i n g

a v e r y c o m p l e t e t h e o r y o f t h e l a r g e s a m p l e b e h a v i o r o f e x t r e m e q u a n t i l e r e g r e s s i o n ,

i n c o r p o r a t i n g c a s e s i n w h i c h n

n

c o n v e r g e s t o a c o n s t a n t a s w e l l a s i n t e r m e d i a t e c a s e s

w i t h n

n

d i v e r g i n g , b u t

n

! 0 . T h i s n e w t h e o r y s i g n i c a n t l y e x p a n d s t h e d o m a i n

o f a p p l i c a b i l i t y o f t h e s e m e t h o d s , a n d i n t r o d u c e s s o m e i m p o r t a n t n e w i d e a s a b o u t

i n f e r e n c e .

6 . 1 1 . N o n l i n e a r M o d e l s . A s f o r m o d e l s o f c o n d i t i o n a l m e a n f u n c t i o n s , i t i s f r e -

q u e n t l y u s e f u l t o c o n s i d e r m o d e l s f o r c o n d i t i o n a l q u a n t i l e f u n c t i o n s t h a t a r e n o n l i n e a r

i n p a r a m e t e r s . P o w e l l ' s c e n s o r e d r e g r e s s i o n e s t i m a t o r i s a p r o m i n e n t e x a m p l e . N o n -

l i n e a r m o d e l s p o s e s o m e n e w c o m p u t a t i o n a l p r o b l e m s s i n c e t h e s t r i c t l i n e a r p r o g r a m -

m i n g f o r m u l a t i o n , a n d i t s u n d e r l y i n g c o n v e x i t y i s n o l o n g e r a v a i l a b l e . N e v e r t h e l e s s ,

e e c t i v e a l g o r i t h m s c a n b e d e s i g n e d a n d t h e l a r g e s a m p l e t h e o r y o f l i n e a r q u a n t i l e

r e g r e s s i o n i s q u i t e e a s i l y a d a p t e d t o t h e s e c a s e s . F i t z e n b e r g e r 1 9 9 7 c o n s i d e r s t h e


20/25


P o w e l l e x a m p l e i n c o n s i d e r a b l e d e t a i l . K o e n k e r a n d P a r k 1 9 9 6 d e s c r i b e a g e n e r a l

a p p r o a c h t o c o m p u t a t i o n f o r n o n l i n e a r q u a n t i l e r e g r e s s i o n p r o b l e m s b a s e d o n i n t e r i o r

p o i n t i d e a s .

6 . 1 2 . N o n p a r a m e t r i c M o d e l s . T h e r e i s a l s o a r a p i d l y g r o w i n g l i t e r a t u r e o n n o n -

p a r a m e t r i c q u a n t i l e r e g r e s s i o n . L o c a l l y p o l y n o m i a l m e t h o d s h a v e b e e n e x t e n s i v e l y

e x p l o r e d b y C h a u d h u r i 1 9 9 1 , W e l s h 1 9 9 6 a n d o t h e r s . R e g r e s s i o n s p l i n e s h a v e b e e n

c o n s i d e r e d b y H e n d r i c k s a n d K o e n k e r 1 9 9 1 a n d s e v e r a l v a r i a n t s o f q u a n t i l e r e g r e s -

s i o n s m o o t h i n g s p l i n e s h a v e a l s o b e e n s u g g e s t e d . K o e n k e r , N g , a n d P o r t n o y 1 9 9 4

s u g g e s t t h a t t o t a l v a r i a t i o n o f t h e r s t d e r i v a t i v e o f t h e t t e d f u n c t i o n p r o v i d e s a

n a t u r a l a l t e r n a t i v e t o t h e c l a s s i c a l L

2

s m o o t h i n g p e n a l t y f o r u n i v a r i a t e n o n p a r a m e t -

r i c q u a n t i l e r e g r e s s i o n a p p l i c a t i o n s . T i b s h i r a n i 1 9 9 6 h a s e x p l o r e d r e l a t e d p e n a l t i e s

f o r o t h e r m o d e l s e l e c t i o n p r o b l e m s .

6 . 1 3 . M u l t i v a r i a t e Q u a n t i l e R e g r e s s i o n . Q u a n t i l e r e g r e s s i o n o e r s a c o h e r e n t

s t r a t e g y f o r e x p l o r i n g t h e c o n d i t i o n a l d i s t r i b u t i o n o f t h e r e s p o n s e v a r i a b l e i n a w i d e

v a r i e t y o f u n i v a r i a t e r e g r e s s i o n - t y p e s e t t i n g s . I t i s t h u s n a t u r a l t o a s k w h e t h e r t h e r e

a r e a s s o c i a t e d m e t h o d s f o r m u l t i v a r i a t e r e s p o n s e m o d e l s s u c h a s s e e m i n g l y u n r e l a t e d

r e g r e s s i o n . A p r i o r q u e s t i o n i s : h o w s h o u l d w e d e n e a m u l t i v a r i a t e q u a n t i l e ? U n -

f o r t u n a t e l y , t h i s q u e s t i o n h a s r e s i s t e d a s a t i s f a c t o r y r e s o l u t i o n . E v e n i n t h e c a s e o f

t h e m u l t i v a r i a t e m e d i a n , t h e r e h a s b e e n c o n s i d e r a b l e c o n t r o v e r s y a s t h e e x c e l l e n t s u r -

v e y o f S m a l l 1 9 9 0 p o r t r a y s . D e s p i t e t h e v e r y i n t e r e s t i n g r e c e n t w o r k o f C h a u d h u r i

1 9 9 6 a n d K o l t c h i n s k i i 1 9 9 7 , i t s e e m s f a i r t o s a y t h a t a f u l l y s u c c e s s f u l a p p r o a c h

r e m a i n s e l u s i v e .

7 C o n c l u s i o n

M u c h o f a p p l i e d s t a t i s t i c s m a y b e v i e w e d a s a n e l a b o r a t i o n o f t h e l i n e a r r e g r e s s i o n

m o d e l a n d a s s o c i a t e d e s t i m a t i o n m e t h o d s o f l e a s t - s q u a r e s . I n b e g i n n i n g t o d e s c r i b e

t h e s e t e c h n i q u e s M o s t e l l e r a n d T u k e y 1 9 7 7 i n t h e i r i n u e n t i a l t e x t r e m a r k :

W h a t t h e r e g r e s s i o n c u r v e d o e s i s g i v e a g r a n d s u m m a r y f o r t h e a v e r a g e s

o f t h e d i s t r i b u t i o n s c o r r e s p o n d i n g t o t h e s e t o f x ' s . W e c o u l d g o f u r t h e r

a n d c o m p u t e s e v e r a l d i e r e n t r e g r e s s i o n c u r v e s c o r r e s p o n d i n g t o t h e v a r i o u s

p e r c e n t a g e p o i n t s o f t h e d i s t r i b u t i o n s a n d t h u s g e t a m o r e c o m p l e t e p i c t u r e

o f t h e s e t . O r d i n a r i l y t h i s i s n o t d o n e , a n d s o r e g r e s s i o n o f t e n g i v e s a r a t h e r

i n c o m p l e t e p i c t u r e . J u s t a s t h e m e a n g i v e s a n i n c o m p l e t e p i c t u r e o f a s i n g l e

d i s t r i b u t i o n , s o t h e r e g r e s s i o n c u r v e g i v e s a c o r r e s p o n d i n g l y i n c o m p l e t e

p i c t u r e f o r a s e t o f d i s t r i b u t i o n s .

W e w o u l d l i k e t o t h i n k t h a t q u a n t i l e r e g r e s s i o n i s g r a d u a l l y d e v e l o p i n g i n t o a c o m -

p r e h e n s i v e s t r a t e g y f o r c o m p l e t i n g t h e r e g r e s s i o n p i c t u r e .


21/25


R e f e r e n c e s

A b a d i e , A . 1 9 9 7 : C h a n g e s i n S p a n i s h L a b o r I n c o m e S t r u c t u r e d u r i n g t h e 1 9 8 0 ' s : A Q u a n t i l e

R e g r e s s i o n A p p r o a c h , " I n v e s t i g a c i o n e s E c o n o m i c a s , 2 1 , 2 5 3 2 7 2 .

A b a d i e , A . , J . A n g r i s t , a n d G . I m b e n s 2 0 0 0 : I n s t r u m e n t a l V a r i a b l e s E s t i m a t i o n o f Q u a n t i l e

T r e a t m e n t E e c t s , " p r e p r i n t .

A b r e v e y a , J . 2 0 0 1 : T h e e e c t s o f d e m o g r a p h i c s a n d m a t e r n a l b e h a v i o r o n t h e d i s t r i b u t i o n o f

b i r t h o u t c o m e s , " E m p i r i c a l E c o n o m i c s , f o r t h c o m i n g .

A m e m i y a , T . 1 9 8 2 : T w o S t a g e L e a s t A b s o l u t e D e v i a t i o n s E s t i m a t o r s , " E c o n o m e t r i c a , 5 0 , 6 8 9

7 1 2 .

A n d r e w s , D . W . K . , a n d M . B u c h i n s k y 2 0 0 0 : A t h r e e - s t e p m e t h o d f o r c h o o s i n g t h e n u m b e r

o f b o o t s t r a p r e p e t i t i o n s , " E c o n o m e t r i c a , 6 8 , 2 3 5 2 .

A r i a s , O . , K . H a l l o c k , a n d W . S o s a 2 0 0 1 : I n d i d i v i d u a l h e t e r o g e n e i t y i n t h e r e t u r n s t o

s c h o o l i n g : i n s t r u m e n t a l v a r i a b l e s q u a n t i l e r e g r e s s i o n u s i n g T w i n s d a t a , " E m p i r i c a l E c o n o m i c s

B a r r o d a l e , I . , a n d F . R o b e r t s 1 9 7 4 : S o l u t i o n o f a n o v e r d e t e r m i n e d s y s t e m o f e q u a t i o n s i n

t h e

1

n o r m , " C o m m u n i c a t i o n s o f t h e A C M , 1 7 , 3 1 9 3 2 0 .

B a s s e t t , G . , a n d H . C h e n 2 0 0 1 : Q u a n t i l e S t y l e : R e t u r n - B a s e d A t t r i b u t i o n U s i n g R e g r e s s i o n

Q u a n t i l e s , " f o r t h c o m i n g .

B e c k e r , R . , J . C h a m b e r s , a n d A . W i l k s 1 9 8 8 : T h e N e w S L a n g u a g e : A P r o g r a m m i n g

E n v i r o n m e n t f o r D a t a A n a l y s i s a n d G r a p h i c s . W a d s w o r t h : P a c i c G r o v e .

B i c k e l , P . , a n d A . S a k o v 2 0 0 0 : A n E d g e w o r t h e x p a n s i o n f o r t h e m o u t o f n b o o t s t r a p p e d

m e d i a n , " S t a t . a n d P r o b . L e t t e r s

B i l i a s , Y . , S . C h e n , a n d Z . Y i n g 2 0 0 0 : S i m p l e r e s a m p l i n g m e t h o d s f o r c e n s o r e d r e g r e s s i o n

q u a n t i l e s ,

introducción - koenker

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