METODE REGRESI RIDGE UNTUK MENGATASI MODEL REGRESI LINIER BERGANDA YANG MENGANDUNG MULTIKOLINIERITAS
SKRIPSI
NANANG PRADIPTA 030803013
DEPARTEMEN MATEMATIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
METODE REGRESI RIDGE UNTUK MENGATASI MODEL REGRESI LINIER BERGANDA YANG MENGANDUNG MULTIKOLINIERITAS SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
NANANG PRADIPTA 030803013
DEPARTEMEN MATEMATIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
PERSETUJUAN
Judul
Kategori Nama Nomor Induk Mahasiswa Program Studi Fakultas
: METODE REGRESI RIDGE UNTUK MENGATASI MODEL REGRESI LINIER BERGANDA YANG MENGANDUNG MULTIKOLINIERITAS : SKRIPSI : NANANG PRADIPTA : 030803013 : SARJANA (S1) MATEMATIKA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Medan, Komisi Pembimbing
Maret 2009
:
Pembimbing 2
Pembimbing 1
Drs. H. Haluddin Panjaitan NIP. 130 701 888
Drs. Suwarno Ariswoyo, M.Si NIP. 130 810 774
Diketahui/Disetujui oleh Departemen Matematika FMIPA USU Ketua,
Dr. Saib Suwilo, M.Sc NIP. 131 796 149
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
PERNYATAAN
METODE REGRESI RIDGE UNTUK MENGATASI MODEL REGRESI LINIER BERGANDA YANG MENGANDUNG MULTIKOLINIERITAS
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Maret 2009
NANANG PRADIPTA 030803013
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
PENGHARGAAN
Puji syukur penulis tujukan hanya kepada Allah SWT yang senantiasa mencurahkan nikmat dan kasih sayang-Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi yang berjudul ”Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas” ini dengan baik. Skripsi ini sebagai salah satu mata kuliah wajib yang harus diselesaikan oleh seluruh mahasiswa Fakultas MIPA Departemen Matematika. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : Bapak Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara. Bapak Dr. Saib Suwilo, M.Sc, dan Bapak Henry Rani S, M.Si selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Matematika di FMIPA USU Medan. Bapak Drs. Suwarno Ariswoyo, M.Si selaku dosen pembimbing I dan Drs. H. Haluddin Panjaitan selaku dosen pembimbing II yang telah memberi dukungan moril, motivasi dan ilmu pengetahuan bagi penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir II ini. Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai Departemen Matematika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara. Keluarga tercinta, permata tercintaku Ayahanda Syafi`i Syam dan Ibunda Rida Wardiah yang selalu memberikan perhatian, dukungan dan motivasi baik moril maupun materil, Istriku tercinta Adinda Rina Zahara yang senantiasa mencurahkan kasih sayangnya, buah hatiku Mush`ab Hafizh Al-Bukhori, juga tidak terlupakan kepada mas Ndoyo, mbak Isa, mbak Ita dan adik-adikku tersayang Sugeng dan Tiwi serta keponakanku Abi dan Dinda. Serta teman-temanku Mahasiswa Departemen Matematika khususnya stambuk 2003, Budi, Jumiana, Amel, Mardiana yang telah banyak membantu dalam penyelesaian penulisan skripsi ini dan buat teman-teman di MaTa AIR INDONESIA terima kasih atas semuanya. Dan semua pihak yang tidak mungkin disebut satupersatu yang ikut membantu secara langsung maupun tidak langsung. Semoga Allah SWT memberikan balasan atas jasa-jasa mereka yang telah diberikan kepada penulis. Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan ini, untuk itu penulis meminta saran dan kritik yang membangun dari pembaca sekalian. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih atas perhatiannya, semoga tulisan ini berguna bagi yang membutuhkan.
Medan, Penulis,
Maret 2009
Nanang Pradipta Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
ABSTRAK
Metode kuadrat terkecil merupakan suatu metode estimasi parameter regresi yang paling sederhana untuk regresi linier sederhana maupun regresi linier berganda, tetapi jika diantara variabel-variabel bebas ditemukan multikolinieritas yang sempurna antara variable bebasnya maka estimator yang diperoleh dari metode kuadrat terkecil tidak dapat digunakan. Jika multikolinieritas yang terjadi hampir sempurna, meskipun metode kuadrat terkecil dapat digunakan tetapi galat yang dihasilkan akan menjadi besar, variansi dan kovariansi parameternya menjadi besar pula, padahal nilai estimasi yang diinginkan haruslah memiliki galat dan variansi yang minimum. Metode Regresi Ridge merupakan salah satu cara untuk mengatasi masalah multikolinieritas diantara variable-variabel bebasnya karena memberikan tetapan bias yang relatif kecil dan memberikan variansi yang minimum. Metode ini merupakan modifikasi dari metode kuadrat terkecil dengan cara mengalikan tetapan bias c yang kecil pada diagonal matriks identitas. Sehingga parameter penduganya menjadi : −1 βˆ * (c ) = X T X + cI X T Y
(
)
Dengan c adalah sebuah bilangan yang positif atau c ≥ 0 , umumnya c terletak antara interval 0 < c < 1.
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
ABSTRACT
The Ordinary Least Square method is a method of the simplest regression parameter estimate for simple linear regression and also multiple linear regression, but if the perfect multicollinearity is found among independent variables between independent variables hence the obtained estimator from the ordinary least square method can not be used. If multicollinearity that happened almost perfect, though the ordinary least square method cam be used but the yielded error will become big, variance and covariance of its parameter also become big, though the wanted estimate assessment shall have error and minimum variance. The Ridge regression method is one of the way to overcome problem of multicollinearity among independent variables because giving biased constanta which is relatively small and giving minimum variance. This method is modification of ordinary least square method by multiplying biased constanta of small deflect c on diagonal identity matrix. Therefore its parameter becomes : −1 βˆ * (c ) = X T X + cI X T Y
(
)
With c is a positive number or c ≥ 0 , generally c is located between interval 0 < c < 1.
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
DAFTAR ISI
Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar
Halaman i ii iii iv v vi viii ix
Bab 1 Pendahuluan 1.1 Latar Belakang 1.2 Perumusan Masalah 1.3 Pembatasan Masalah 1.4 Tinjauan Pustaka 1.5 Tujuan Penelitian 1.6 Kontribusi Penelitian 1.7 Metodologi Penelitian
1 1 3 4 4 5 5 5
Bab 2 Landasan Teori 2.1 Ukuran Pemusatan dan Penyebaran 2.2 Matriks 2.2.1 Definisi 2.2.2 Jenis Matriks 2.2.3 Operasi Matriks 2.3 Nilai Eigen dan Vektor Eigen 2.4 Regresi Linier Berganda 2.5 Penduga Parameter 2.6 Matriks Korelasi 2.7 Multikolinieritas 2.8 Pendeteksian Multikolinieritas 2.9 Pengaruh Multikolinieritas 2.10 Metode Regresi Ridge 2.10.1 Gambaran Umum Regresi Ridge 2.10.2 Gambaran Umum Ridge Trace 2.11 Uji Regresi Linier 2.12 Uji Koefisien Korelasi Ganda
7 7 9 9 11 13 17 18 19 22 23 25 26 27 27 28 28 29
Bab 3 Pembahasan
30
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
3.1 Regresi Ridge 3.2 Ridge Trace 3.3 Pemodelan Regresi Ridge 3.4 Uji Keberartian Regresi
30 31 34 38
Bab 4 Kesimpulan Dan Saran
41
Daftar Pustaka
42
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 3.3 Tabel 3.4 Tabel 3.5
Kumpulan data untuk n observasi pada k variabel Tabel barang import dan faktor – faktor yang mempengaruhinya Estimator Parameter Regresi Kuadrat Terkecil Tabel Anava Untuk Data Awal Data Transformasi Nilai VIF βˆ (c ) Dengan Berbagai Nilai c Tabel 3.6 Nilai βˆ (c ) Dengan Berbagai Harga c Tabel 3.7 Anava Ridge
Halaman 7 32 33 33 35 36 37 39
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 Ridge Trace
Halaman 38
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam suatu penelitian banyak hal menarik untuk diamati. Sehingga si peneliti harus melihat berbagai faktor yang mempengaruhi serta menganalisisnya untuk keperluan penelitiannya. Terkadang, terlalu banyaknya faktor yang mempengaruhi penelitian maka dibutuhkan suatu model matematis yang ringkas dan sesuai untuk menyelesaikan penelitian tersebut. Sebut saja model matematis tersebut adalah model statistika. Model statistika merupakan suatu model matematis yang meliputi variabel bebas dan variabel tak bebas dari parameter persamaan yang digunakan untuk mengetahui bentuk hubungan antara peubah-peubah yang dipakai sebagai keperluan pendugaan ataupun peramalan. Sehingga untuk keperluan tersebut maka parameterparameter yang terkait harus didefinisikan terlebih dahulu. Salah satu dari model statistika yang sering digunakan dalam pemecahan suatu permasalahan adalah model Regresi Linier (Linear Regression). Model regresi linier merupakan sebuah model yang digunakan untuk menganalisis hubungan antar variabel. Hubungan tersebut dapat diekspresikan dalam bentuk persamaan yang menghubungkan variabel terikat Y dengan satu atau lebih variabel bebas X1, X2, ..., Xk . Jika variabel terikat (Y) hanya dihubungkan dengan satu variabel bebas (X), maka akan menghasilkan persamaan regresi linier yang sederhana (Simple Linear Regression). Sedangkan jika variabel bebas (X) yang digunakan lebih dari satu, maka persamaan regresinya adalah persamaan regresi linier berganda (Multiple Linear Regression). Secara umum persamaan regresi linier dengan k variabel bebas dinyatakan dengan :
Yi = β 0 + β1 X 1i + β 2 X 2i + + β k X ki + ε i dengan : Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
Yi Xi
= variabel tak bebas / pengamatan ke i pada variabel yang dijelaskan y = variabel bebas / pengamatan ke i pada variabel penjelas xk
β1 ,, β k = parameter / koefisien regresi variabel penjelas xk
εi
= variabel gangguan / error
β1 ,, β k adalah parameter-parameter yang akan diduga, yang mana dalam tulisan ini digunakan metode kuadrat terkecil biasa (Ordinary Least Square, OLS) sebagai penduganya. Penduga dengan MKT akan menghasilkan taksiran yang diijinkan jika asumsi berikut terpenuhi: a. Nilai rata-rata kesalahan pengganggu nol, yaitu : E (ε i ) = 0 untuk i =1, 2, , n b. Var (ε i ) = E (ε i2 ) = σ 2 , adalah konstan untuk semua kesalahan pengganggu (asumsi homoskedastisitas). c. Tidak ada korelasi serial (autocorrelation) antara penggangu ε i , berarti kovarian (ε i ε j ) = 0, i ≠ j d. Peubah bebas x1 , x2 , , xn konstan dalam sampling yang terulang dan bebas terhadap kesalahan pengganggu ε i . e. Tidak ada multikoloniaritas diantara peubah bebas. f.
ε i ≈ N (0, σ 2 ) , artinya kesalahan pengganggu menyebar mengikuti distribusi normal dengan rata-rata 0 dan variansi σ 2 .
Salah satu asumsi dari model regresi linier klasik diatas adalah bahwa tidak ada multikolinieritas atau tidak ada hubungan linier (kolinieritas) antara variabelvariabel bebasnya. Jika terdapat multikolinieritas di dalam persamaan regresi tersebut maka akan mengakibatkan penggunaan OLS dalam mengestimasi parameter/koefisien regresi akan terganggu. Jika multikolinieritas yang hampir sempurna terjadi, meskipun metode kuadrat terkecil dapat digunakan tetapi galat yang dihasilkan akan menjadi besar, variansi dan kovariansi parameter tidak terhingga.
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
Ada beberapa cara untuk mengatasi masalah ini, diantaranya ialah : 1. Dengan memperbesar ukuran sampel sehingga kovarian diantara parameterparameternya dapat dikurangi. Hal ini disebabkan karena kovariansi berhubungan terbalik dengan ukuran sampel, tetapi harus diingat bahwa hal ini akan benar jika interkorelasi yang terjadi hanya didalam sampel dan bukan didalam populasi dari variabel-variabel. Jika variabel-variabel ini berkolinier dalam populasi maka prosedur memperbesar ukuran sampel tidak akan mengurangi multikolinieritas 2. Mengeluarkan
suatu
variabel
yang
diketahui
menyebabkan
terjadinya
multikolinieritas, tetapi dalam mengeluarkan suatu variabel dari model, kita mungkin melakukan bias spesifikasi. Bias spesifikasi timbul dari spesifikasi yang tidak benar dari model yang digunakan dalam analisis. 3. Metode Regresi Ridge, metode ini pertama kali dikemukakan oleh A.E. Hoerl pada tahun 1962. Regresi ini merupakan modifikasi dari metode kuadrat terkecil dengan cara menambah tetapan bias c yang kecil pada diagonal matrik XTX.
Dari beberapa cara mengatasi masalah multikolinieritas diatas, metode Regresi Ridge merupakan penyelesaian yang paling baik, karena mengingat tujuan Regresi Ridge untuk memperkecil variansi estimator koefisien regresi. Berdasarkan latar belakang inilah maka penulis memberi judul tulisan ini yaitu ”Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas".
1.2
Perumusan Masalah
Multikolinieritas merupakan salah satu faktor yang menyebabkan persamaan regresi linier berganda menjadi tidak efektif dan akurat. Multikolinieritas juga mengakibatkan penggunaan OLS dalam mengestimasi parameter/koefisien regresi akan terganggu. Jika multikolinieritas yang hampir sempurna terjadi, meskipun metode kuadrat terkecil dapat digunakan tetapi galat yang dihasilkan akan menjadi besar, variansi dan kovariansi parameter tidak terhingga. Oleh karena itu, dalam tulisan ini akan dibahas tentang penggunaan metode Regresi Ridge dalam mengatasi masalah multikolinieritas yang terdapat dalam suatu persamaan linier berganda, sehingga dapat ditentukan Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
persamaan regresi linier berganda yang terbaik dan tidak memiliki masalah multikolinieritas.
1.3
Pembatasan Masalah
Agar penyelesaian masalah tidak menyimpang dari pembahasan maka perlu dibuat suatu pembatasan masalah yaitu dengan menganggap bahwa asumsi klasik yang lain tetap terpenuhi.
1.4
Tinjauan Pustaka
Djalal Nachrowi et al, (2002) mengatakan prinsip Ordinary Least Square (OLS) mengatakan bahwa kita perlu menaksir β1 dan β 2 sehingga
∑e
2 i
minimum. Artinya,
kita akan mencari β1 dan β 2 sedemikian sehingga model regresi yang terestimasi dekat sekali dengan model regresi yang sesungguhnya. Secara matematis, β1 dan β 2 kita pilih sedemikian sehingga bentuk berikut terpenuhi : Minimum
Supranto, J. (1992)
∑e
2 i
= ∑ (Yi − β1 − β 2 X i )
2
dalam bukunya mengatakan istilah kolinieritas ganda
(Multicolliniearity) merupakan hubungan linier yang sempurna atau eksak diantara variabel-variabel bebas dalam model regresi. Istilah kolinieritas sendiri berarti hubungan
linier
tunggal,
sedangkan
kolinieritas
ganda
(multikolinieritas)
menunjukkan adanya lebih dari satu hubungan linier yang sempurna.
Walpole et al, (1986) dalam bukunya mengatakan suatu cara dalam menghadapi multikolinieritas adalah meninggalkan metode kuadrat terkecil yang biasa dan menggunakan cara penaksiran yang bias. Dalam menggunakan cara penaksiran yang bias ini, pada dasarnya kita bersedia menerima sejumlah bias tertentu dalam taksiran agar variansi penaksir dapat diperkecil. Taksiran bias yang diperoleh disini untuk koefisien regresi β 0 , β1 , , β k dalam model
y = β 0 + β1 x1 + β 2 x 2 + + β k x k + ε Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
dinyatakan dengan b0* , b1* , , bk* dan disebut taksiran regresi Ridge. Taksiran ini diperoleh melalui pendekatan kuadrat terkecil terkendala yang berdasarkan intuisi menarik
dengan
meminimumkan
jumlah
kuadrat
galat
dengan
kendala
b *j = ρ j , j = 0, 1, , k dengan ρ j merupakan tetapan positif yang berhingga.
1.5
Tujuan Penelitian
Masalah multikolinieritas merupakan kondisi buruk yang menyebabkan matrik XTX hampir singular yang akan mengakibatkan nilai estimasi parameter tidak stabil. Tujuan dari penelitian ini adalah menggunakan Regresi Ridge untuk mengatasi masalah
multikolinieritas
antara variabel-variabel
bebas
sehingga diperoleh
persamaan regresi linier berganda yang lebih baik.
1.6
Kontribusi Penelitian
Regresi adalah salah satu metode yang digunakan untuk menaksir suatu peubah tak bebas dengan memperhatikan faktor-faktor penyebabnya. Dari penulisan ini, penulis berharap dapat memberikan satu solusi alternatif bagi pengguna analisis regresi linier dengan masalah multikolinieritas yang terdapat pada data. Sehingga model regresi tersebut dapat diatasi dan menjadi model regresi yang benar.
1.7
Metodologi Penelitian
Penelitian ini dibuat berdasarkan studi literatur dan mengikuti langkah-langkah sebagai berikut : 1. Mengumpulkan dan mempelajari pustaka-pustaka yang berkenaan dengan materi penelitian seperti regresi linier berganda, multikolinieritas, serta metode Regresi Ridge. 2.
Menyusun hasil langkah pertama dalam tulisan ini dengan : a. Menerangkan konsep dasar matriks, multikolinieritas dan metode Regresi Ridge.
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
b. Mendeteksi keberadaan multikolinieritas. c. Menguraikan penyelesaian masalah multikolinieritas dengan metode Regresi Ridge. d. Menyelesaikan contoh kasus yang mengandung multikolinieritas dengan metode Regresi Ridge. Dalam hal ini digunakan software SPSS sebagai pengelolah data untuk menentukan persamaan regresi linier berganda dengan menggunakan metode kuadrat terkecil dan software MATLAB sebagai pendeteksi ada tidaknya multikolinieritas pada persamaan regresi linier berganda yang telah diperoleh.
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Ukuran Pemusatan dan Penyebaran
Hasil penelitian riset maupun pengamatan baik yang dilakukan khusus ataupun dalam bentuk laporan, sering diinginkan suatu uraian dan kesimpulan tentang persoalan yang diteliti. Sebelum kesimpulan dibuat, keterangan atau data yang telah terkumpul itu terlebih dahulu dipelajari, dianalisis atau diolah, serta berdasarkan pengolahan inilah baru kesimpulan dibuat. Statistika
adalah
pengetahuan
yang
berhubungan
dengan
cara-cara
pengumpulan data, pengolahan atau penganalisisan dan penarikan kesimpulan berdasarkan kumpulan data dan penganalisisan yang dilakukan. Kumpulan data yang lengkap dan jelas yang ingin dipelajari sifat-sifatnya dinamakan populasi sedangkan sebagian data yang diambil dari populasi dinamakan sampel, dimana sampel diharapkan dapat mewakili populasi. Jika k ≥ 1 dari satu populasi maka akan ada k buah data sampel, akan digunakan notasi Xji untuk mengenali setiap observasi ke-j pada sampel atau variabel-variabel ke-i. Misalkan n observasi pada k variabel dapat dibentuk sebagai berikut :
Tabel 2.1 Kumpulan data untuk n observasi pada k variabel No. Observasi 1 2 3
1 X11 X21 X31
2 X12 X22 X32
Variabel 3 X13 X23 X33
... ... ... ...
k X1k X2k X3k
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
. . . n
. . . Xn1
. . . Xn2
. . . Xn3
... ... ... ...
. . . Xnk
Kalau dalam bentuk matriks X didefinisikan sebagai berikut : X 11 X X = 21 X n1
X 12 X 22 X n2
X 1k X 2 k X nk
Jika observasi sebuah sampel sebesar n, maka rata-rata sampel ke-j yang merupakan ukuran pemusatan didefinisikan sebagai berikut :
Xj =
1 ∑ X ji n
; j = 1,2,3, ... , k dan i = 1,2,3, ... , n
(2.1)
dengan n > k Variansi sampel merupakan ukuran penyebaran didefinisikan sebagai berikut :
S 2j =
1 (X ji − X j )2 ; ∑ n −1
j = 1,2,3, ... , k
(2.2)
S 2j = S jj = variansi sampel ke-j Variansi sampel yang menunjukkan tingkat hubungan antara dua sampel yang didefinisikan sebagai berikut: S jh = Cov (X j X h ) =
1 n ∑ (X ji − X j )(X hi − X h ) n − 1 i =1
(2.3)
dengan j = 1,2,3, ... , k dan h = 1,2,3, ... , k Sjh = kovariansi antara Xj dan Xh Koefisien korelasi merupakan ukuran variansi khusus antara dua variabel yang tidak bergantung pada suatu unit pengukuran antara dua variabel di definisikan sebagai berikut : rxjxh =
S jh S jj S hh
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
∑ (X n
=
i =1
∑ (X
− X j )( X hi − X h ) 2
n
i =1
ji
ji
− X j)
(2.4)
∑ (X n
i =1
− Xh)
2
hi
dengan rX j X h = koefisien korelasi antara Xj dan Xh Kumpulan dasar pemusatan dan penyebaran dalam bentuk matriks adalah : x1 x Rata-rata sampel X = 2 xk
Variansi dan Kovariansi = Sk =
1 r Korelasi sampel C = 21 rk1
r12 1 rk 2
S11 S 21 S k1
S12 S 22 Sk 2
S1k S 2 k S kk
r1k r2 k 1
2.2 Matriks
2.2.1 Definisi
Matrik adalah suatu kumpulan angka – angka yang juga sering disebut elemen-elemen yang disusun secara teratur menurut baris dan kolom sehingga berbentuk persegi panjang, dimana panjang dan lebarnya ditunjukkan oleh banyaknya kolom dan baris serta dibatasi dengan tanda “ [ ] “ atau “ ( ) “. Sebuah matriks dinotasikan dengan simbol huruf besar seperti A, X, atau Z. Contoh : Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
a12 a A2×3 = 11 a21 a22
a13 a23
disebut matriks A dengan 2 baris dan 3 kolom. Jika A sebuah matriks, kita gunakan untuk menyatakan elemen yang terdapat didalam baris i dan kolom j dari A. Dalam contoh ini i = 1, 2 dan j = 1, 2, 3 atau dapat ditulis :
[ ]
A = aij
i = 1, 2
j = 1, 2, 3
Sebuah matriks yang berukuran m baris dan n kolom dengan aij dapat ditulis sebagai berikut :
Am×n
a11 a = 21 am1
a12 a22 am 2
a1n a2 n amn
Atau juga dapat ditulis :
[ ]
A = aij
i = 1, 2,, m;
j = 1, 2,, n
Skalar
Suatu skalar adalah besaran yang hanya memiliki nilai tetapi tidak memiliki arah.
Vektor Baris
[ ]
A = aij
mxn
disebut vektor baris ⇔ m = 1
Contoh : X 1x 4 = [4 7 2 5]
Vektor Kolom
[ ]
A = aij
mxn
disebut vektor kolom ⇔ n = 1
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
5 2 Contoh dari vektor kolom : X 4 x1 = 3 1 Kombinasi linier Vektor w merupakan kombinasi linier dari vektor-vektor v1 , v2 , , vn jika terdapat skalar k1, k2, ... , kn sehingga berlaku :
w = k1v1 + k 2 v 2 + + k n v n ,
(2.5)
Jika vektor w = 0 maka disebut persamaan homogen dan v1 , v2 , , vn disebut vektor yang bebas linier, yang mengakibatkan k1 = k2 = ... = kn = 0, tetapi jika ada bilangan k1, k2, ..., kn
yang tidak
semuanya sama dengan
nol,
maka
v1 , v2 , , vn disebut vektor yang bergantung linier.
2.2.2 Jenis-jenis Matriks Matriks Kuadrat
Matriks kuadrat adalah matriks yang memiliki baris dan kolom yang sama banyak. Dalam suatu matriks kuadrat, elemen – elemen a11 , a22 , , ann disebut elemen diagonal utama. Jumlah elemen – elemen diagonal utama suatu matriks kuadrat A n
disebut trace A ditulis tr (A). tr ( A) = ∑ aij , (i = j ) i =1
Contoh :
An×n
a11 a = 21 an1
a12 a22 an 2
a1n a2 n ann
tr ( A) = a11 + a22 + + ann . Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
Matriks Diagonal Matriks kuadrat A = [aij ] dinamakan matriks diagonal jika semua elemen diluar diagonal utama adalah nol, aij = 0 untuk i ≠ j. Contoh : 2 0 0 5 0 , dan A = 0 − 5 0 merupakan matriks diagonal. A= 0 6 0 0 3
Matriks Simetris
[ ]
Suatu matriks kuadrat A = aij ; i, j = 1, 2, , n disebut matriks simetris jika elemen dibawah diagonal utama merupakan cermin dari elemen diatas diagonal utama. Matriks simetri jika AT = A artinya aij = a ji . Contoh : 1 0 4 A = 0 2 6 4 6 3
Matriks Identitas
Matriks A disebut matriks identitas dan biasa diberi simbol I.
[ ]
A = aij = I
⇔ m = n dan untuk
aij = 1 → i = j aij = 0 → i ≠ j
Contoh : I 3x 3
1 0 0 = 0 1 0 0 0 1
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
Matriks Nol
Matriks Nol adalah suatu matrik dengan semua elemennya mempunyai nilai nol. Biasanya diberi simbol 0, dibaca matriks nol.
Matriks Elementer
Suatu matriks nxn dikatakan matriks elementer jika matriks tersebut dapat diperoleh dari matriks identitas n x n yakni I n dengan melakukan operasi baris elementer tunggal.
Matriks Segitiga
[ ]
Matriks L = aij
suatu matriks bujur sangkar dikatakan segitiga bawah (lower
[ ]
triangular) jika aij = 0 untuk i < j dan matriks U = aij
suatu matriks bujur sangkar
dikatakan segitiga atas (upper triangular) jika aij = 0 untuk i > j . Contoh : 5 − 1 Segitiga bawah L = 2 3
0 2 5 5
0 0 3 4
0 − 1 0 0 , Segitiga atas U = 0 0 1 0
2 1 0 0
3 2 2 0
5 3 6 3
2.2.3 Operasi Matriks Perkalian Matriks dengan skalar Jika A = [aij ] adalah matriks mxn dan r adalah suatu skalar, maka hasil kali A dengan r
[ ]
adalah B = bij matriks mxn dengan bij = raij
(1 ≤ i ≤ m,1 ≤
j ≤ n)
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
4 5 Contoh : A = dengan diberikan r = 5 maka 2 3 4 5 20 25 5A = 5 = 2 3 10 15 Perkalian Matriks dengan Matriks Jika A = [aij ] adalah matriks mxp dan B = [bij ] adalah matriks pxn maka hasil kali dari matriks A dan matriks B yang ditulis dengan AB adalah C matriks mxn. Secara matematik dapat ditulis sebagai berikut : cij = ai1b1 j + ai 2b2 j + + aip b pj p
= ∑ aik bkj
(1 ≤ i ≤ m, 1 ≤
j ≤ n)
(2.6)
k =1
Penjumlahan Matriks Jika A = [aij ] adalah matriks mxn dan B = [bij ] adalah matriks mxn maka penjumlahan matriks dari matriks A dan matriks B yang ditulis dengan
[ ]
C = cij
dengan
cij = aij + bij (i = 1, 2, , m; j = 1, 2, , n) .
Pengurangan Matriks
[ ]
[ ]
Jika A = aij adalah matriks mxn dan B = bij
adalah matriks mxn maka pengurangan
matriks dari matriks A dan matriks B yang ditulis dengan
[ ]
C = cij
dengan
cij = aij − bij (i = 1, 2, , m; j = 1, 2, , n) .
Transpose suatu matriks
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
[ ]
Jika A = aij
aijt = a ji
matriks
(1 ≤ i ≤ m, 1 ≤
mxn
maka
matriks
nxm
[ ]
dengan AT = aijt dan
j ≤ n ) disebut dengan transpose dari matriks A.
Contoh: A3 x 2
2 3 = 1 5 6 2
2 1 6 A2Tx 3 = 3 5 2
Matriks mxn yang umum dapat ditulis :
Amxn
a11 ⋅ = ⋅ ⋅ am1
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
a1n ⋅ ⋅ = ⋅ amn
a11 ⋅ = ⋅ ⋅ an1
⋅
⋅
⋅
[a ] ij
i = 1, 2, , m
j = 1, 2, , n
Maka
T Amxn = Anxm
⋅
⋅
⋅
⋅
a1m ⋅ ⋅ = ⋅ anm
[a ] ji
i = 1, 2, , m
j = 1, 2, , n
Invers Matriks
Misalkan A matriks nxn disebut nonsingular (invertible) jika terdapat matriks B maka
AB = BA = I n
(2.7)
matriks B disebut invers dari A. Jika tidak terdapat matriks B maka matriks A disebut singular (noninvertible). Secara umum invers matriks A adalah : A −1 =
1 Adj ( A) det ( A)
Adjoint matriks A adalah suatu matriks yang elemen-elemennya terdiri dari semua elemen-elemen kofaktor matriks A, dengan Ki j adalah kofaktor elemen-elemen aij , i, j = 1, 2, , n . Sehingga dapat ditulis dalam bentuk matriks sebagai berikut :
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
K11 K adj A = 21 K1n
K 21 K n1 K 22 K n 2 K 2 n K nn
Sifat – sifat invers : a. Jika A adalah matriks non singular, maka A−1 adalah nonsingular dan
(A )
−1 −1
=A
b. Jika A dan B adalah matriks non singular, maka AB adalah nonsingular dan
( AB )−1 = B −1 A−1 c. Jika A adalah matriks non singular maka
(A ) = (A ) T −1
−1
Determinan Matriks
[ ]
Misalkan A = aij
adalah matriks nxn. Fungsi determinan dari A ditulis dengan det
(A) atau A . Secara matematikanya ditulis dengan :
det ( A) = A = ∑ (±) a1 j1 a2 j2 anjn
dengan
j1 , j2 , , jn
merupakan himpunan
S = {1, 2, , n}.
Teorema
[ ]
Jika A = aij
adalah matriks nxn yang mengandung sebaris bilangan nol, maka
A = 0. 1 2 3 Contoh : A = 2 1 4 → A = 0 0 0 0
Teorema Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
Jika A adalah matriks segitiga n x n, maka A adalah hasil kali elemen-elemen pada diagonal utama, yaitu A = a11a22 ann .
Contoh : A4 x 4
2 0 = 0 0
8 5 − 8 4 6 2 maka A = (2 )(4 )(− 5)(3) = −120 0 −5 5 0 0 3
Teorema Jika A adalah sebarang matriks kuadrat, maka A = AT .
Terorema Jika A dan B adalah matriks kuadrat yang ordonya sama, maka AB = A B .
3 1 Contoh : A2 x 2 = 2 1
− 1 3 B2 x 2 = 5 8
( AB )2 x 2 =
2 17 3 14
A B = (1)(− 23) = −23 AB = −23 Sehingga det (AB) = det (A) det (B)
2.3 Nilai Eigen dan Vektor Eigen Jika A adalah matriks nxn, maka vektor tak nol X di dalam Rn dinamakan vektor eigen (eigenvektor) dari A jika AX adalah kelipatan skalar dari X; yakni, AX = λX
(2.8)
untuk suatu sakalar λ . Skalar λ dinamakan nilai eigen (eigenvalue) dari A dan X dikatakan vektor eigen yang bersesuaian dengan λ .
Untuk mencari nilai eigen matriks A yang berukuran nxn :
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
Anxn
a11 ⋅ = ⋅ ⋅ an1
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
a1n ⋅ ⋅ , ⋅ ann
⋅
AX = λX ,
I nxn
1 0 = 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 1 0 , 0 0 0 0 1
x1 x X = 2 xn
X ≠0
AX = λIX
λIX − AX = 0 (λI − A) X = 0 X ≠ 0 → λI − A = 0 untuk memperoleh nilai λ .
λI − A = 0 λ − a11
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅ ⋅ ⋅ − a n1
− a n1 ⋅ =0 ⋅ ⋅ λ − a nn
f (λ ) = a0 λn + a1λn−1 + + an−1λ + an = 0 n buah akar λ1 , λ2 , , λn
(2.9)
Jika eigen value λn disubsitusi pada persamaan (λI − A) X = 0 , maka solusi dari eigen vektor Xn adalah (λ n I − A) X n = 0 .
Definisi :
Misalkan A = [aij ] matriks nxn. Determinan λ − a11 −a 21 f (λ ) = det (λI n − A) = − a n1
− a12 − a1n λ − a 22 − a 2 n − a n 2 λ − a nn
Dikatakan karakteristik polinom dari A. Persamaan Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
f (λ ) = det (λI n − A) = 0 Dikatakan persamaan karakteristik dari A.
Matriks kuadrat A dinamakan dapat didiagonalisasikan (diagonalizable) jika terdapat matriks P yang dapat dibalik sehingga P-1AP diagonal, matriks P dikatakan mendiagonalisasi A. Teorema : Jika A adalah matriks nxn, maka pernyataan – pernyataan berikut ekivalen satu sama lain. 1. A dapat didiagonalisasi 2. A mempunyai n buah vektor eigen bebas linier
2.4
Regresi Linier Berganda
Beberapa permasalahan regresi dapat mencakup lebih dari satu variabel bebas. Modelmodel regresi yang menggunakan lebih dari satu variabel bebas disebut model regresi linier berganda. Regresi linier berganda merupakan salah satu teknik statistika yang digunakan secara luas. Bentuk umum dari regresi linier berganda adalah :
Yi = β 0 + β1 X 1i + β 2 X 2i + + β k X ki + ε i
Model ini menggambarkan sebuah bidang banyak dalam ruang k pada tingkat variabel-variabel bebas {X i } Dalam melakukan analisis regresi linier berganda, sering dijumpai masalah multikolinieritas pada peubah-peubah bebasnya (X). Akibat adanya pelanggaran terhadap salah satu asumsi yang disyaratkan pada penggunaan regresi linier tersebut, maka tentu mempengaruhi terhadap sifat-sifat penduga atau penaksir koefisien regresi linier gandanya. Adapun asumsi-asumsi yang mendasari analisis regresi berganda tersebut antara lain : g. Nilai rata-rata kesalahan pengganggu nol, yaitu : E (ε i ) = 0 untuk i =1, 2, , n h. Var (ε i ) = E (ε i2 ) = σ 2 , adalah konstan untuk semua kesalahan pengganggu (asumsi homoskedastisitas). Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
Tidak ada korelasi serial (autocorrelation) antara penggangu ε i , berarti
i.
kovarian (ε i ε j ) = 0, i ≠ j Peubah bebas x1 , x2 , , xn konstan dalam sampling yang terulang dan bebas
j.
terhadap kesalahan pengganggu ε i . k. Tidak ada multikoloniaritas diantara peubah bebas.
ε i ≈ N (0, σ 2 ) , artinya kesalahan pengganggu menyebar mengikuti distribusi
l.
normal dengan rata-rata 0 dan variansi σ 2 .
Pengabaian multikolinieritas dalam analisis regresi akan mengakibatkan penduga koefisien regresi linier ganda relatif tidak stabil atau kurang tepat. Salah satu metode yang dapat digunakan mengatasi masalah multikolinieritas adalah dengan metode Regresi Ridge.
2.5
Penduga Parameter
Metode Kuadrat Terkecil
Metode kuadrat terkecil (Ordinary Least Square, OLS) merupakan salah satu metode untuk
mengestimasi
parameter
pada
regresi
linier.
Tujuan
OLS
adalah
meminimumkan jumlah kuadrat dari kesalahan (error sum of square). Misalkan model yang akan diestimasi adalah parameter dari persamaan dengan :
Yi = β 0 + β1 X 1i + β 2 X 2i + + β k X ki + ε i
(2.10)
Penjabaran dari persamaan adalah : y1 = β 0 + β1 X 11 + β 2 X 12 + + β k X 1k + ε 1 y2 = β 0 + β1 X 21 + β 2 X 22 + + β k X 2 k + ε 2 yn = β 0 + β1 X n1 + β 2 X n 2 + + β k X nk + ε n
Persamaan-persamaan diatas dapat ditulis dengan menggunakan persamaan matriks yaitu : Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
Y = Xβ + ε
(2.11)
Dengan y1 y Y = 2 yn
1 X 11 1 X 21 X= 1 X n1
X 12 X 1k X 22 X 2 k X n 2 X nk
β0 β β = 1 β k
ε1 ε ε = 2 ε n
Untuk mendapatkan penaksir-penaksir OLS bagi β , maka dengan asumsi klasik ditentukan dua vektor ( βˆ dan e ) sebagai : βˆ1 ˆ β ˆ β = 2 ˆ β k
e1 e e = 2 en
Persamaan hasil estimasi dari persamaan (2.1.1) dapat ditulis sebagai : Y = Xβˆ + e e = Y − Xβˆ
atau
(2.12)
Karena tujuan OLS adalah meminimumkan jumlah kuadrat dari kesalahan, yaitu k
∑e i =1
2 i
= minimum
maka : k
∑e i =1
2 i
= e12 + e22 + + ek2
= [e1
e2
e1 e ek ] 2 = e T e ek
(2.13)
jadi : k
∑e i =1
2 i
= eT e
(
= Y − Xβˆ
) (Y − Xβˆ ) T
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
= Y T Y − βˆ T X T Y − Y T Xβˆ + βˆ T X T Xβˆ
Oleh karena βˆ T X T Y adalah skalar, maka matriks transposenya adalah :
(βˆ
T
X TY
)
T
= Y T Xβˆ
jadi, eT e = Y T Y − 2 βˆ T X T Y + βˆ T X T Xβˆ
(2.14)
Untuk menaksir parameter βˆ maka eT e harus diminimumkan terhadap βˆ T , maka : k
∑e i =1
2 i
= Y T Y − 2 βˆ T X T Y + βˆ T X T Xβˆ
∂ k 2 ∑ ei = Y T Y − 2 βˆ T X T Y + βˆ T X T Xβˆ = 0 T ˆ ∂β i =1 = −2 X T Y + 2 X T Xβˆ = 0
Atau X T Xβˆ = X T Y −1 βˆ = (X T X ) X T Y dengan ketentuan det (X T X ) ≠ 0
(2.15)
Penduga βˆ merupakan penduga tak bias linier terbaik atau efisien bagi β yaitu : 1. βˆ adalah penduga tak bias bagi β Akan ditunjukkan bahwa βˆ adalah penaksir linier tak bias dari β . Dari persamaan (2.11) diketahui : −1 βˆ = (X T X ) X T Y
( ) X ( Xβ + ε ) = (X X ) X Xβ + (X X ) = β + (X X ) X ε = XTX T
(
Dengan X T X
)
−1
−1
T
−1
T
T
−1
T
T
−1
X Tε (2.16)
XTX = I
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
( ) [(
E βˆ = E X T X
) (X Y )] −1
( ) = (X X ) = (X X )
T
−1
X T E (Y )
T
−1
X T ( Xβ )
T
−1
X T Xβ
= XTX
= Iβ =β
() ( )σ Cov (βˆ ) = E ((βˆ − E (βˆ ))(βˆ − E (βˆ ))) 2. Kovarian βˆ = X T X
−1
2
T
( ((
(
)(
)
(
= E β + X T X X Tε − β β + X T X T −1 −1 = E X T X X Tε X T X X Tε
[(
( ) = (X X ) T
2.6
)((
)
= E XTX = XTX
−1
−1 −1
)
−1
)
( )] X (X X ) E (ε ε )
X T εε T X X T X
XT
T
−1
)
) (X )ε − β ) −1
T
T
−1
T
σ2
Matriks Korelasi
Misalkan kita ingin mengestimasi parameter dalam model :
Yi = β 0 + β1 X i1 + β 2 X i 2 + + β k X ik + ε i
i = 1, 2, ... , n
Kita dapat menuliskan kembali model ini dengan sebuah perubahan intercept
β 0* sebagai : Yi = β 0 * + β1 ( X i1 − X 1 ) + β 2 ( X i 2 − X 2 ) + + β k ( X ik − X k ) + ε i
Atau karena β 0* = Y = Yi − Y = β1 ( X i1 − X 1 ) + β 2 ( X i 2 − X 2 ) + + β k ( X ik − X k ) + ε i
Matriks XTX untuk model ini adalah :
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
S11 S T X X = 21 S k1
S12 S 22 Sk 2
S1k S 2 k S kk
Dimana S kj = ∑ ( xik − xk )(xij − x j ) n
i =1
Maka bentuk korelasi matriks XTX adalah :
1 r 21 C = R = r31 rk1 Dimana rkj =
(S
S kj
kk S jj )
1
2
r12 1 r32 rk 2
r13 r1k r23 r2 k 1 r3k rk 3 1
k, j = 1, 2, ... , n dan r11 = r12 = = rkk = 1
Transformasi ini dihasilkan dalam sebuah variabel regresi yaitu : yi * = b1 Z i1 + b2 Z i 2 + + bk Z ik + ε i*
Dengan variabel-variabel barunya adalah : yi* = Z = * ij
yi − y
(n − 1)S yy xi − x
(2.17)
(n − 1)S jj
Hubungan parameter βˆ1 dan βˆ2 dalam model baru dengan parameter β 0 , β1 , β 2 dalam model semula adalah :
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
Sy S11
β1 = βˆ1
Sy S 22
β 2 = βˆ2
(2.18)
Sy S kk
β 0 = y − β1 x1 − β 2 x2 − − β k xk
β k = βˆk
n
n
Sy =
2.7
2 ∑ ( yi − y ) i =1
n −1
dan S kk =
∑ (x i =1
i
− x)
2
n −1
Multikolinieritas
Istilah multikolinieritas mula-mula ditemukan oleh Ragnar Frisch pada tahun 1934 yang berarti adanya hubungan linier antar sesama variabel bebas Xi. Maksud dari adanya hubungan linier antara variabel bebas Xi adalah sebagai berikut : misalkan terdapat dua variabel bebas X1 dan X2. Jika X1 dapat dinyatakan sebagai fungsi linier dari X2 atau sebaliknya, maka dikatakan bahwa ada hubungan linier antara X1 dan X2. Misalkan secara substansi diketahui bahwa total pendapatan (X1) adalah penjumlahan pendapatan dari upah (X2) dan pendapatan bukan dari upah (X3), hubungannya adalah X1=X2 + X3. Bila model ini diestimasi dengan OLS, maka β1 tidak dapat diperoleh
[
karena X T X
]
−1
tidak dapat dicari, kejadian inilah yang dinamakan multikolinieritas
sempurna. Dalam hal lain, misalkan : Konsumsi = β1 + β 2 pendapatan + β 3 kekayaan + ε
Ada hubungan positif antara kekayaan dan pendapatan, dalam arti seseorang yang kaya cenderung berpendapatan tinggi. Jika model ini di estimasi dengan OLS, β dapat ditentukan, tetapi variansi yang dihasilkan besar yang mengakibatkan galatnya besar dan interval kepercayaannya semakin besar, sehingga β kurang tepat. Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
Disimpulkanlah terjadi multikolinieritas yang hampir sempurna. Permasalahan ini membawa dampak yang tidak baik bagi model. Pada analisis regresi, multikolinieritas dikatakan ada apabila bebarapa kondisi berikut dipenuhi: a. Dua variabel berkorelasi sempurna (oleh karena itu vektor-vektor yang menggambarkan variabel tersebut adalah kolinier).. b. Dua variabel bebas hampir berkorelasi sempurna yaitu koefisien korelasinya mendekati ± 1 . c. Kombinasi linier dari beberapa variabel bebas berkorelasi sempurna atau mendekati sempurna dengan variabel bebas yang lain. d. Kombinasi linier dari satu sub-himpunan variabel bebas berkorelasi sempurna dengan suatu kombinasi linier dari sub-himpunan variabel bebas yang lain.
2.8
Pendeteksian Multikolinieritas
Ada beberapa cara untuk mengetahui ada tidaknya multikolinieritas diantaranya adalah : a. Faktor Variansi Inflasi Adalah merupakan elemen diagonal utama dari invers matriks korelasi. Faktor variansi inflasi yang kecil, maka multikolinieritas lebih sederhana. Faktor inflasi yang melebihi 10 maka multikolinieritas di katakan ada. b. Nilai Determinan Nilai determinan terletak antara 0 dan 1. Bila nilai determinan satu, kolom matriks X adalah ortogonal (seregresi) dan bila nilainya 0 disana ada sebuah ketergantungan linier yang nyata antara kolom X. Nilai yang lebih kecil determinannya maka tingkat multikolinieritasnya lebih besar. c. Kadang – kadang pemeriksaan masing – masing elemen matriks korelasi dapat menolong dalam mendapatkan multikolinieritas. Jika elemen
[r ] ij
mendekati satu, maka Xi dan Xj mungkin benar – benar ada masalah multikolinieritas. Karena bila lebih dari dua variabel bebas yang dicakup dalam sebuah multikolinieritas tidak selalu memungkinkan kita untuk mendapatkan keberadaan multikolinieritas. Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
d. Jika pengujian F untuk regresi adalah nyata tetapi pengujian pada koefisien regresi secara individu tidak nyata, maka multikolinieritas mungkin menjadi ada.
2.9
Pengaruh Multikolinieritas
Multikolinieritas berpengaruh terhadap estimasi kuadrat terkecil dari koefisien regresi. Akan
diperlihatkan
(βˆ , βˆ ), j
h
bagaimana βˆ ,
Variansi
(βˆ ) dan j
kovariansi
j , h = 1, 2, , k . jika ada multikolinieritas. Misalkan ada dua variabel
bebas (X1,X2) dan Y variabel terikat sehingga model Y = β1 X 1 + β 2 X 2 + ε Persamaan normal dengan kuadrat terkecil adalah (X T X )βˆ = X T Y
1 XTX = r21
[
Diperoleh X T X
]
−1
r12 1
1 1 − r 2 12 = r − 12 1 − r122
r1 y X TY = r2 y
− r12 1 − r122 1 1 − r122
[
Elemen diagonal utama dari matriks X T X
]
−1
adalah merupakan faktor variansi inflasi
(VIF), yaitu :
C jj =
1 1 − R 2j
j = 1, 2, , k
Dengan R 2j adalah koefisien determinansi dari regresi Xj r12 = rX1 X 2 = Korelasi antara X1 dan X2
rX jY = Korelasi antara Xj dan Y 1 r 21
βˆ1 =
r12 βˆ1 r1 y = 1 βˆ 2 r2 y
r1 y − r12 r2 y
(1 − r ) 2 12
βˆ 2 =
r2 y − r12 r1 y
(1 − r ) 2 12
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
Jika ada multikolinieritas antara x1 dan x2 yang sangat erat dan r12 → 1 . Variansi
( )
dan
kovariansi
koefisien
regresi
(
menjadi
sangat
besar
karena
)
V βˆ j = C jj r2 → ∞ seperti r12 → 1 , galat Cov βˆ1 , βˆ 2 = C12δ 2 → ±∞ , variansi yang besar untuk βˆ j menyatakan bahwa koefisien regresi adalah perkiraan yang sangat lemah.
Pengaruh
multikolinieritas
adalah
untuk
memperkenalkan
sebuah
ketergantungan linier yang dekat dalam kolom matriks. Selanjutnya jika kita mengasumsikan X 1T Y → X 2T Y , seperti r12 → 1 , perkiraan koefisien regresi menjadi sama besarnya, tetapi berlawanan tanda, yaitu βˆ1 = − βˆ2 . Masalah yang sama terjadi bila masalah multikolinieritas disajikan dan ada
[
lebih dari dua variabel bebas. Umumnya elemen diagonal matriks C = X T X
]
−1
dapat
ditulis sebagai berikut :
C jj =
1 1 − R 2j
R 2j dihasilkan dari meregresikan X j pada variabel bebas lainnya. Kita katakan bahwa
(
)
βˆ j
ini
variansi dari βˆ j “Di-inflated” dengan 1 − R 2j
−1
. Konsekuensinya kita biasa menyebut
:
( )
VIF βˆ j = Faktor
Variansi
Inflasi
1 1 − R 2j
untuk
adalah
ukuran
penting
perkiraan
Multikolinieritas.
2.10 Metode Regresi Ridge
2.10.1 Gambaran Umum Regresi Ridge
Regresi Ridge bertujuan untuk mengatasi multikolinieritas yang terdapat dalam regresi linier berganda yang mengakibatkan matriks XTX - nya hampir singular yang
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
pada gilirannya menghasilkan nilai estimasi parameter yang tidak stabil. Dalam bentuknya yang sederhana adalah sebagi berikut : −1 βˆ (c ) = (X T X + cI ) X T Y
Dimana c adalah sebuah bilangan yang positif atau c ≥ 0 , umumnya c terletak antara interval 0 < c < 1. Umumnya sifat dari penafsiran ridge ini memiliki variansi yang minimum sehingga diperoleh nilai VIF-nya yang merupakan diagonal utama dai matriks :
(X
T
X + cI
)
−1
(
X T X X T X + cI
)
−1
2.10.2 Gambaran Umum Ridge Trace Ridge Trace adalah plot dari estimator regresi ridge secara bersama dengan berbagai kemungkinan tetapan bias c, konstanta c mencerminkan jumlah bias dalam estimator
βˆ (c ). Bila c = 0 maka estimator βˆ (c ) akan bernilai sama dengan kuadrat terkecil β , tetapi cenderung lebih stabil dari pada estimator kuadrat terkecil. Pemilihan tetapan bias c merupakan masalah yang perlu diperhatikan. Tetapan bias yang diinginkan adalah tetapan bias yang menghasilkan bias relatif kecil dan menghasilkan koefisien yang relatif stabil. 2.11 Uji Regresi Linier Setelah model yang baik diperoleh kemudian model itu akan diperiksa. Pemeriksaan ini ditempuh melalui hipotesis. Untuk mengujinya diperlukan dua macam jumlah kuadrat sisa (JKS) yang dapat dihitung dengan rumus :
( )
JKR = βˆ T x T y − ny 2
( )
JKS = y T y − βˆ T x T y
(2.19)
JKT = JKR + JKS
Dengan JKT : jumlah kuadrat total. Dengan JKR derajat kebebasannya sebanyak k dan (n-k-1)
untuk derajat
kebebasan JKS.
F statistiknya dapat dicari dengan rumus : Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
Fhitung =
JKR / k JKS /(n − k − 1)
(2.20)
F statistik inilah yang dipakai untuk menguji kelinieran suatu regresi. Jika Fhitung > FTab dengan (taraf signifikan yang dipilih) maka dapat disimpulkan bahwa
regresi linier.
2.12 Uji Koefisien Korelasi Ganda
Koefisien korelasi ganda yang disimbolkan dengan refraksi dihitung dengan rumus :
R2 =
JKR JKT
(2.21)
Jadi statistik yang digunakan untuk menguji hipotesa nol adalah :
F=
R2 / k 1 − R 2 / (n − k − 1)
(
)
(2.22)
Tolak hipotesa nol bahwa koefisien korelasi berarti jika Fhitung > FTab dalam hal ini hipotesa bahwa koefisien korelasi ganda berarti harus diterima.
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
BAB 3
PEMBAHASAN
3.1 Regresi Ridge
Regresi Ridge merupakan salah satu metode yang digunakan untuk mengatasi masalah multikolinieritas melalui modifikasi terhadap metode kuadrat terkecil. Modifikasi tersebut ditempuh dengan cara menambah tetapan bias c yang relatif kecil pada diagonal utama matriks XTX, sehingga koefisien estimator Ridge dipenuhi dengan besarnya tetapan bias c. Estimator regresi ridge diperoleh dengan meminimumkan jumlah kuadrat galat untuk model :
Y = βX + ε k
Dengan syarat memenuhi kendala tunggal
∑ βˆ j =1
2 j
=ρ
Dari persamaan (2.10)
()
2 ε T ε = Y T Y − 2 X T Yβˆ + X T X βˆ + cI
(∑ βˆ
2 j
−ρ
)
dengan menggunakan syarat minimum persamaan diatas didiferensialkan terhadap
βˆ dan estimasi regresi Ridge diperoleh sebagai berikut :
δε T ε = −2 X T Y − 2 X T Xβˆ + 2cIβˆ = 0 ˆ δβ Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
X T Xβˆ + cIβˆ = X T Y
(X
)
X + cI βˆ = X T Y
T
−1 βˆ * (c ) = (X T X + cI ) X T Y
Sifat dari estimator Ridge adalah : 1. Bias
( ) (
) = (X X + cI )
E βˆ (c ) = X T X + cI
−1
−1
T
X T Y dengan Y = Xβˆ
X T Xβˆ
2. Variansi Minimum
[ ] (
)
(
)
Var βˆ (c ) = X T X + cI
= X T X + cI
−1
−1
X Tσ 2
(
= σ 2 X T X + cI Sehingga
(X
T
X + cI
nilai
)
−1
VIF
(
X T X X T X + cI
[( ) ] IX (X X + cI ) X (X X + cI )
X T ∑ X T X + cI X T
)
−1
XT
merupakan
)
−1
T
−1
T
−1
T
diagonal
utama
dari
matriks
.
3.2 Ridge Trace
Ridge Trace merupakan plot dari estimator regresi Ridge secara bersama dengan berbagai kemungkinan nilai tetapan bias c. Konstanta c mencerminkan jumlah bias dalam estimator βˆ (c ) . Bila c = 0 maka estimator βˆ (c ) akan bernilai sama dengan estimator kuadrat terkecil β . Bila c > 0, koefisien estimator Ridge akan bias terhadap parameter β , tetapi cenderung lebih stabil dari pada estimator kuadrat terkecil. Umumnya nilai c terletak pada inverval 0
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
Suatu acuan yang digunakan untuk memilih besarnya c, dengan melihat besarnya VIF dan melihat pola kecenderungan Ridge Trace. VIF merupakan faktor yang mengukur seberapa besar kenaikan variansi dari koefisien estimator βˆ k dibandingkan terhadap variabel bebas lain yang saling ortogonal. Bila diantara variabel bebas tersebut terdapat korelasi yang tinggi, nilai VIF akan besar. VIF memiliki nilai mendekati 1 jika variabel bebas X tidak saling berkorelasi dengan variabel-variabel bebas lainnya. Determinan dari XTX dapat digunakan sebagai indeks dari multikolinieritas. Nilai determinannya yaitu 0 ≤ X T X ≤ 1 . Jika XTX = 1 maka terdapat hubungan yang orthogonal antara variabel bebasnya. Jika X T X = 0 terdapat hubungan yang linier diantara variabel-variabel bebasnya. Dengan kata lain bahwa tingkat multikolinieritas dilihat dari X T X mendekati 0. Oleh karena itu nilai VIF untuk koefisien regresi βˆ (c ) didefinisikan sebagai
(X
diagonal utama dari matriks dengan uraian diatas bahwa
(X
T
T
X + cI
X + cI
)
−1
)
−1
(
X T X X T X + cI
(
X T X X T X + cI
)
)
−1
−1
, maka sama halnya
=1
Contoh Kasus : Untuk memperjelas penggunaan Regresi Ridge dalam mengatasi multikolinieritas pada variabel-variabel bebas, berikut ini akan dibahas suatu contoh kasus yang memiliki multikolinieritas diantara variabel-variabel bebasnya. Data yang akan dibahas adalah data yang tertera dalam tabel berikut :
Tabel
3.1
Tabel
barang
import
dan
faktor
–
faktor
yang
mempengaruhinya Tahun 1949 1950 1951 1952 1953 1954 1955 1956
Y 15,9 16,4 19,0 19,1 18,8 20,4 22,7 26,5
X1 149,3 161,2 171,5 175,5 180,8 190,7 202,1 212,4
X2 4,2 4,1 3,1 3,1 1,1 2,2 2,1 5,6
X3 108,1 114,8 123,2 126,9 132,1 137,7 146,0 154,1
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
1957 28,1 226,1 1958 27,6 231,9 1959 26,3 239,0 1960 31,1 258,0 1961 33,3 269,8 1962 37,0 288,4 1963 43,3 304,5 1964 49,3 323,4 1965 50,3 336,8 1966 56,6 353,9 Sumber : Chatterjee Samprit and Price Bertram 1977.
5,0 5,1 0,7 5,6 3,9 3,1 4,6 7,0 1,2 4,5
162,3 164,3 167,6 176,8 186,6 199,7 213,9 223,8 232,0 242,9
Keterangan : Y = barang import (miliard Franc Prancis) X1 = barang yang dipesan (miliard Franc Prancis) X2 = persediaan barang (miliard Franc Prancis) X3 = barang yang dikonsumsi (miliard Franc Prancis)
Akan dibuat suatu model yang sesuai dan diperiksa apakah terdapat multikolinieritas diantara variabel bebas Xi. Analisa regresi dengan metode kuadrat terkecil (pers. 2.15) terhadap data menghasilkan nilai estimator parameter (Tabel 3.2) dengan daftar anava (Tabel 3.3)
Tabel 3.2 Estimator Parameter Regresi Kuadrat Terkecil Peubah Konstan X1 X2 X3
Penduga Parameter -15,687 0,113 -1,288 0,155
Simpangan Baku 3,808 0,169 0,525 0,256
Tabel 3.3 Tabel Anava Untuk Data Awal Sumber Variansi Regresi Sisa Total
Jumlah Kuadrat 256,8295 54,283 262,2578
DK
RJK
Fhitung
3 14 17
856,098 3,877
220,794
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
Dari data diatas diperoleh persamaan regresi linier berganda seperti pada persamaan (2.11) yaitu :
yˆ = −15,687 + 0,113 X 1 − 1,288 X 2 + 0,155 X 3
Untuk pendeteksian multikolinieritas ada beberapa cara yang dapat digunakan antara lain : 1. Faktor Variansi Inflasi (Variance Inflation Factor, VIF)
(X X ) T
−1
469,3032 − 0,9488 − 468,5969 1,0499 0,7234 = − 0,9488 − 468,5969 0,7234 468,939
Dari data diatas ada 2 faktor variansi inflasi yang melebihi 10, ini merupakan sebuah indikator yang baik bahwa multikolinieritas ada.
1. Koefisien Korelasi Parsial Untuk memperoleh koefisien korelasi parsial antara Xj dan Xh dihitung dengan menggunakan persamaan (2.4) maka diperoleh : rX 1 X 1 = 1
rX 1 X 2 = 0,215
rX 2 X 2 = 1
rX 1 X 3 = 0,999
rX 2 X 3 = 0,214 rX 3 X 3 = 1
Sehingga korelasi parsial antara XjXh dapat dibuat dalam bentuk matriks korelasi C sebagai berikut : 0,215 0,999 1 C = 0,215 1 0,214 0,999 0,214 1
Dari matriks C terlihat bahwa korelasi antara variabel bebas X1 dan X3 sangat tinggi sehingga mendekati 1. Ini menunjukkan bahwa adanya multikolinieritas antara variabel bebasnya.
2. Determinan Matriks Korelasi Dari matriks korelasi C dapat dihitung determinannya, yaitu :
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
0,215 0,999 1 C = 0,215 1 0,214 0,999 0,214 1
C = 0,0019 Nilai determinan dari matriks korelasi C mendekati 0, ini menunjukkan bahwa tingkat multikolinieritasnya tinggi.
3.3 Pemodelan Regresi Ridge
Sebelum pemodelan regresi Ridge dibentuk, perlu dilakukan pentransformasian untuk meminimumkan kesalahan pembulatan dan untuk menganggap regresi sudah dipenuhi kenormalannya. Dengan menggunakan transformasi
(pers. 2.17) diperoleh data
sebagai berikut :
Tabel 3.4 Data Transformasi No 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Y* -0,2752 -0,2655 -0,2151 -0,2132 -0,2190 -0,1880 -0,1046 -0,0697 -0,0387
Z1 -0,3368 -0,2914 -0,2521 -0,2368 -0,2166 -0,1788 -0,1355 -0,0959 -0,0436
Z2 -0,0727 -0,0588 -0,0805 -0,0805 -0,3590 -0,2058 -0,2197 0,2677 0,1842
Z3 -0,3458 -0,3592 -0,2577 -0, 2361 -0,2058 -0,1731 -0,1247 -0,0778 -0,0296
10
-0,0484
-0,0214
0,1981
-0,0179
11 12 13 14 15 16 17
-0,0736 0,0195 0,0622 0,1339 0,2561 0,3666 0,3918
0,0057 0,0782 0,1233 0,1943 0,2558 0,3279 0,3791
-0,4147 0,2677 0,0310 -0,0805 0,1284 0,4627 -0,3451
0,0013 0,0550 0,1121 0,1885 0,2714 0,3291 0,3769
18
0,5139
0,4444
0,1145
0,4405
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
Dalam proses pengestimasian regresi Ridge pemilihan tetapan bias c merupakan hal yang paling penting dalam penelitian ini, penentuan tetapan bias c ditempuh melalui pendekatan nilai VIF dan gambar Ridge trace. Nilai dari koefisien
βˆ (c ) dengan berbagai kemungkinan tetapan bias c dapat dilihat pada tabel.
Tabel 3.5 Nilai VIF βˆ (c ) Dengan Berbagai Nilai c Nilai c
VIF βˆ1 (c )
0,000 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008 0,009 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060 0,070 0,080 0,090 0,100 0,200 0,300
469,3032 125,1808 56,9900 32,3153 21,0415 14,7548 10,9425 8,4577 6,7488 5,5232 4,6146 1,4580 0,8059 0,5667 0,4522 0,3880 0,3479 0,3208 0,3014 0,2868 0,2250 0,1983
VIF βˆ 2 (c )
VIF βˆ3 (c )
1,0499 1,0465 1,0441 1,0418 1,0395 1,0373 1,0351 1,0328 1,0306 1,0285 1,0263 1,0048 0,9841 0,9640 0,9445 0,9256 0,9072 0,8894 0,8722 0,8554 0,7116 0,6014
468,9395 125,0844 56,9495 32,4948 21,0260 14,7442 10,9348 8,4520 6,7443 5,5197 4,6118 1,4576 0,8060 0,5670 0,4525 0,3884 0,3483 0,3213 0,3019 0,2873 0,2254 0,7986
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
0,400 0,500 0,600 0,700 0,800 0,900 1,000
0,1790 0,1633 0,1500 0,1384 0,1282 0,1192 0,1111
0,5152 0,4465 0,3907 0,3449 0,3067 0,2746 0,2473
0,1793 0,1636 0,1502 0,1386 0,1284 0,1193 0,1112
Dari tabel diatas tampak bahwa mulai tetapan bias c = 0,000 sampai pada c = 1, VIF koefisien estimator βˆ (c ) semakin lama semakin kecil. Nilai VIF yang diambil adalah VIF yang relatif dekat dengan satu, sedangkan nilai koefisien estimator parameter βˆ (c ) dengan berbagai kemungkinan ketetapan bias c dapat dilihat pada tabel 3.6. Tabel 3.6 Nilai βˆ (c ) Dengan Berbagai Harga c
Nilai c
βˆ1 (c )
βˆ 2 (c )
βˆ3 (c )
0,000 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008 0,009
0,1583 0,3166 0,3715 0,3993 0,4160 0,4271 0,4350 0,4419 0,4454 0,4490
0,0600 0,0598 0,0598 0,0598 0,0598 0,0598 0,0598 0.0599 0.0599 0.0599
0,8135 0,6548 0,5994 0,5712 0,5540 0,5424 0,5340 0,5276 0,5226 0,5185
0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060 0,070 0,080
0,4519 0,4645 0,4674 0,4677 0,4670 0,4658 0,4643 0,4626
0,0600 0,0604 0,0608 0,0612 0,0616 0,0619 0,0623 0,0626
0,5151 0,4977 0,4900 0,4848 0,4808 0,4773 0,4742 0,4713
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
0,090 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600
0,4608 0,4590 0,4394 0,4207 0,4034 0,3873 0,3725
0,0629 0,0632 0,0656 0,0669 0,0675 0,0677 0,0674
0,4686 0,4659 0,4430 0,4231 0,4051 0,3888 0,3737
0,700 0,800 0,900 1,000
0,3588 0,3461 0,3343 0,3232
0,0669 0,0663 0,0655 0,0646
0,3599 0,3470 0,3351 0,3239
Atas dasar koefisien estimator pada tabel 3.6 dapat dibuat suatu gambar Ridge trace yang disajikan pada gambar 3.1.
Gambar 3.1 Ridge Trace
Dari berbagai harga c yang ada, nilai VIF mulai tampak ada penurunan pada c sebesar 0,03. harga c yang memberikan nilai VIF relatif dekat dengan 1, yaitu pada c = 0,03 ini menunjukkan bahwa pada c = 0,03 koefisien βˆ lebih stabil. Dengan
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
demikian persamaan regresi Ridge yang diperoleh jika c yang diambil sebesar 0,03 yaitu :
yˆ * = 0,4647 Z 1 + 0,0608Z 2 + 0,1474 Z 3
3.4 Uji Keberartian Regresi
Setelah model diperoleh kemudian akan diuji keberartian dari model tersebut, untuk melakukan pengujian regresi linier dilakukan sebagai berikut : Ho : β 0 = β1 = β 2 = 0 : regresi tidak berarti H1 : β i ≠ 0 ; regresi berarti Kriteria : tolak Ho bila Fhit > Ftab ; dalam hal lain terima Ho
Perhitungan Statistik Dengan menggunakan rumus pada persamaan (2.19) dan (2.20) maka jumlah kuadrat dapat diperoleh : JKR = 0,9586 ; JKS = 0,0414 ; JKT = 1 ; Fhit =106,5. Untuk mempermudah pengujian hasil tersebut dapat dibentuk dalam tabel ANAVA sebagai berikut :
Tabel 3.7 Anava Ridge S. Varians
JK
DK
RJK
Regresi
0,9586
3
0,3195
Sisa
0,0414
14
0,003
Total
1
17
Fhit 106,5
Ftab 3,34
Hasil : Dengan taraf nyata α = 0,05 maka Ftabel(3,14,0,05) = 3,34 karena Fhit > Ftab maka dapat dinyatakan bahwa regresi berarti.
Untuk mengetahui apakah koefisien yang diperoleh berarti atau tidak dilakukan pengujian sebagai berikut : Hipotesa : Ho : µ = µ o ; koefisien korelasi berarti Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
H1 : µ ≠ µ o ; koefisien korelasi tidak berarti
Kriteria Terima Ho : jika Fhit > Ftab, dalam hal lain tolak Ho
Perhitungan statistik: Dengan menggunakan persamaan (2.21) dan persamaan (2.22)
R2 =
JKR = 0,9586 JKT
Fhit =
R2 k = 106,5 (1 − R 2 ) (n − k − 1)
Hasil : dengan taraf nyata α = 0,05 maka Ftabel(3,14,0,05) = 3,34. maka disimpulkan koefisien berarti. Maka dengan menggunakan persamaan (2.18), persamaan diatas akan diubah kebentuk semula dengan Y = 30,0944 , X 1 = 237,5167 , X 2 = 3,6778 , X 3 = 167,3778 , S Y = 12,5082 , S X 1 = 63,51674, S X 2 = 1,74138, S X 3 = 41,58106.
Sehingga model yang diperoleh adalah :
yˆ = −18,0347 + 0,0929 X 1 + 0,4367 X 2 + 0,1474 X 3
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
BAB 4
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
1. Estimasi yang diperoleh dengan menggunakan metode kuadrat terkecil yaitu :
yˆ = −15,687 + 0,113 X 1 − 1,288 X 2 + 0,155 X 3 2. Adanya multikolinieritas dalam persamaan regresi tersebut, ini terlihat dari besarnya nilai korelasi antara variabel bebas ( Γx1x 3 = 0.999 ), nilai determinan dari matriks korelasi mendekati 0 dan nilai VIF dari (XTX)-1 besar (lebih besar dari 10) 3. Dengan menggunakan metode regresi Ridge, yaitu dengan menambah tetapan bias c pada diagonal matriks XTX yang bertujuan memperkecil variansinya. Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
Pada nilai c = 0.030 nilai VIF relatif dekat dengan 1, sehingga pada c = 0.030 koefisien βˆ lebih stabil. Jadi diperoleh persamaan Ridge yaitu :
yˆ * = 0,4647 Z 1 + 0,0608Z 2 + 0,1474 Z 3 4. Estimasi yang diperoleh dengam menggunakan regresi Ridge yaitu :
yˆ = −18,0347 + 0,0929 X 1 + 0,4367 X 2 + 0,1474 X 3 5. Nilai koefisien korelasi determinansi estimator mendekati 1 yaitu : R2 = 93,42 %, hal ini menunjukkan bahwa estimator yang diperoleh sudah dapat digunakan.
4.2 Saran
Multikolinieritas merupakan masalah yang dapat menimbulkan model yang diperoleh kurang baik untuk peramalan, untuk itu disarankan kepada pembaca untuk terlebih dahulu menghilangkan multikolinieritas tersebut. Salah satu cara yaitu dengan Regresi Ridge.
DAFTAR PUSTAKA
Algifari. 2000. Analisis Regresi. Edisi 2. Yogyakarta: BPFE – Yogyakarta. Anton, Howard. 1987. Aljabar Linier Elementer. Edisi Kelima. Jakarta : Erlangga. Chatterjee, Samprit and Price, Bertram. 1977. Regression Analysis by Example. Second Edition. New York: University New York. Djalal Nachrowi, Nachrowi et al. 2002. Penggunaan Teknik Ekonometri. Edisi Revisi. Jakarta : PT. RajaGrafindo Persada. Drapper. N.R. and Smith. 1981. Applied Regression Analysis. Second Edition. New York: John Wiley and Son Inc. Gaspersz, Vincent. 1991. Ekonometrika Terapan. Jilid 2. Bandung: Tarsito. Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009
Schay, Geza. 1997. Introduction To Linear Algebra. London: Jones and Bartlett Publishers, Inc. Sianipar, P. 1995. Aljabar Linier. Edisi Pertama. Medan : Intan Dirja Lela. Sumodiningrat, Gunawan. 1994. Ekonometrika Pengantar. Yogyakarta: BPFE – Yogyakarta. Supranto. J. 1984. Ekonometrik. Jilid 2. Jakarta : LPFE Universitas Indonesia. Walpole. R. and Raymond. Myers H. 1995. Ilmu Peluang dan Statistika Untuk Insinyur dan Ilmuan. Edisi 4. Jakarta: Universitas Indonesia. Wono Setya, Budi. 1995. Aljabar Linier. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama.
Nanang Pradipta : Metode Regresi Ridge Untuk Mengatasi Model Regresi Linier Berganda Yang Mengandung Multikolinieritas, 2009. USU Repository © 2009