Je considère le modèle linéaire suivant: .y= Xβ+ ϵ
Le vecteur des résidus est estimé par
ϵ^= y- Xβ^= ( I- X( X′X)- 1X′) y= Q y= Q ( Xβ+ϵ)=Qϵ
où .Q=I−X(X′X)−1X′
Observez que (la trace est invariante sous permutation cyclique) et que Q ′ = Q = Q 2 . Les valeurs propres de Q sont donc 0 et 1 (quelques détails ci-dessous). Il existe donc une matrice unitaire V telle que (les matrices sont diagonalisables par des matrices unitaires si et seulement si elles sont normales.tr(Q)=n−pQ′=Q=Q2Q01V )
V′QV=Δ=diag(1,…,1n−p times,0,…,0p times)
Maintenant, nous allons ε .K=V′ϵ^
Etant donné ε ~ N ( 0 , σ 2 Q ) , on a K ~ N ( 0 , σ 2 Δ ) et donc K n - p + 1 = ... = K n = 0 . Ainsiϵ^∼N(0,σ2Q)K∼N(0,σ2Δ)Kn−p+1=…=Kn=0
∥K∥2σ2=∥K⋆∥2σ2∼χ2n−p
avec .K⋆=(K1,…,Kn−p)′
De plus, comme est une matrice unitaire, nous avons égalementV
∥ϵ^∥2=∥K∥2=∥K⋆∥2
Ainsi
RSSσ2∼χ2n−p
Enfin, notez que ce résultat implique que
E(RSSn−p)=σ2
Puisque , le polynôme minimal de Q divise le polynôme z 2 - z . Ainsi, les valeurs propres de Q sont comprises entre 0 et 1 . Puisque tr ( Q ) = n - p est également la somme des valeurs propres multipliées par leur multiplicité, nous avons nécessairement que 1 est une valeur propre avec la multiplicité n - p et zéro est une valeur propre avec la multiplicité p .Q2−Q=0Qz2−zQ01tr(Q)=n−p1n−pp