第八章:离散选择模型
从随机效用出发理解 Logit、Probit、多项选择、边际效应、IIA 与政策反事实。
第八章:离散选择模型
案例: 学生选择汽车、公交、地铁还是自行车。票价下降会改变多少选择概率,而不是“选择增加几个单位”?
当结果是 0/1、类别或有序等级时,线性回归可能给出超出 的概率。离散选择模型直接刻画选择概率,但结构解释仍依赖效用、信息和选择集合假设。
学习目标
你应能:
- 从潜在效用推导二元选择概率;
- 区分 Logit 系数、优势比、预测概率与边际效应;
- 解释多项 Logit 的 IIA;
- 识别选择集合、内生价格与尺度归一化问题;
- 用概率和政策变化表达结果。
1. 二元选择的潜在效用
若 为 logistic 分布:
若误差为标准正态,则得到 Probit。两者通常产生相近概率,但误差方差归一化不同,原始系数不能直接横向比较。
2. 系数不是概率变化
连续变量 的 Logit 边际效应:
它随 改变。应报告:
- 平均边际效应(AME);
- 代表性或政策相关人群的预测概率;
- 离散变量从 0 改为 1 的概率差;
- 置信区间,而不只报告优势比。
例如 表示优势乘以 1.5,不表示概率增加 50% 或 50 个百分点。
3. 可运行案例:助学金与大学入学概率
模拟中入学取决于标准化成绩、是否获得助学金和通勤负担。代码用 Newton–Raphson 估计 Logit,并把成绩系数转成平均边际效应。
Py
Python:手工估计 Logit 与平均边际效应
这个模拟把助学金设为外生。真实助学金通常按家庭收入、成绩或申请行为发放;若目标是助学金因果效应,还需随机化、RDD、IV 或可辩护的无混杂设计。
4. 多项选择与随机效用
个体 对选项 的效用:
可包含:
- 选项特征:票价、时间、可靠性;
- 个体特征与选项的交互:收入 × 汽车;
- 备选项常数:未测平均偏好。
所有效用都加同一常数不会改变选择,因此必须设基准选项;误差尺度也需要归一化。
5. IIA:红公交与蓝公交
标准多项 Logit 的任意两项概率比
不依赖其他选项。若新增一条几乎相同的“蓝公交”线路,模型可能按比例从汽车和原公交吸走乘客,而现实中替代主要发生在两条公交之间。
可选扩展:
- nested Logit:把相似选项放入同一巢;
- mixed Logit:允许随机偏好并产生灵活替代;
- conditional Logit:强调选项层属性;
- panel choice:处理同一个人的重复选择。
6. 结构与因果边界
票价系数不自动是需求因果效应。运营商可能在高需求线路定高价,未测服务质量同时影响价格与选择。需要:
- 随机价格实验;
- 成本或规则型工具变量;
- 清楚的供需结构;
- 对可用选择集合与缺失选项的建模。
政策反事实还要说明新票价是否改变拥挤、班次和长期居住选择。
7. 诊断与报告
- 0/1 和类别编码是否正确,基准类是什么?
- 是否存在完全或准完全分离?
- 连续变量函数形式是否合理?
- 报告的是概率、AME 还是优势比?
- 选择集合是否对每个人真实可用?
- 多项模型的替代模式是否符合制度逻辑?
- 价格、时间和质量是否内生?
- 样本外政策是否落在数据支持范围内?
课堂任务
设计一个通勤方式选择模型:
- 列出两个个体属性和三个选项属性;
- 说明收入为何要与汽车选项交互;
- 用红/蓝公交说明 IIA 失败;
- 指出票价内生的一条路径;
- 把“地铁降价 10%”写成概率和福利反事实。
核心阅读
- Train, Discrete Choice Methods with Simulation(开放教材)。
- McFadden (1974), “Conditional Logit Analysis of Qualitative Choice Behavior”。
- McFadden & Train (2000), “Mixed MNL Models for Discrete Response”。
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