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操作変数法とは?

そうさへんすうほう

因果関係の推定において、説明変数誤差項の相関(内生性問題)を解決するため、第三の変数(操作変数)を用いて偏りのない推定を行う計量経済学の手法です。

操作変数法(Instrumental Variables法、IV法)は、観察データから因果効果を推定する際に生じる内生性(endogeneity)の問題を克服するための統計・計量経済学的手法です。

たとえば「教育年数が賃金に与える影響」を推定しようとすると、能力の高い人はより長く教育を受けかつ賃金も高いという交絡(omitted variable bias)が生じ、単純回帰では教育の純粋な効果が過大推定されます。このとき、操作変数(Z)として「居住地域の大学へのアクセスのしやすさ」などを用います。

有効な操作変数が満たすべき条件は次の2点です。

  • 関連性(relevance): 操作変数が説明変数(教育年数)と有意に相関する
  • 除外制約(exclusion restriction): 操作変数が被説明変数(賃金)に、説明変数を経由した経路以外では影響しない

推定の手順は、まず操作変数で説明変数の予測値を求め(第1段階)、その予測値を使って被説明変数を回帰する(第2段階)という二段階最小二乗法(2SLS)が標準的です。自然実験・ランダム化比較試験の非遵守対処・医療経済学など、因果推論が難しい場面で広く活用されます。

使い方・例文

経済学の研究で「徴兵くじ(ドラフト)に当選したかどうか」を操作変数として兵役が生涯賃金に与える因果効果を推定する、といった分析場面で典型的に登場します。

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