Esta é uma pergunta de auto-estudo, por isso forneço dicas que ajudarão a encontrar a solução e editarei a resposta com base em seus feedbacks / progresso.
As estimativas dos parâmetros que minimizam a soma dos quadrados são
β 0
Para obter a variância deβ0, começar a partir da sua expressão e substituir a expressão deβ1, e fazer o álgebra
Vumr(β0)=Vumr(ˉY-β1ˉx)=...
β^0β^1=y¯−β^1x¯,=∑ni=1(xi−x¯)yi∑ni=1(xi−x¯)2.
β^0β^1Var(β^0)=Var(Y¯−β^1x¯)=…
Editar:
Nós temos
Os dois termos de variância são
Var( ˉ Y )=Var( 1
Var(β^0)=Var(Y¯−β^1x¯)=Var(Y¯)+(x¯)2Var(β^1)−2x¯Cov(Y¯,β^1).
e
V um r ( β 1 )Var(Y¯)=Var(1n∑i=1nYi)=1n2∑i=1nVar(Yi)=σ2n,
e o termo é covariância
COv( ˉ Y , β 1)Var(β^1)=1[∑ni=1(xi−x¯)2]2∑i=1n(xi−x¯)2Var(Yi)=σ2∑ni=1(xi−x¯)2,
pois
∑ n i = 1 (xj- ˉ x )=0.
E como
n ∑ i = 1 (xi- ˉ x )2= n ∑ i = 1 x 2 i -2 ˉ x n ∑ i = 1 xi+ n ∑ i = 1 ˉ xCov(Y¯,β^1)=Cov{1n∑i=1nYi,∑nj=1(xj−x¯)Yj∑ni=1(xi−x¯)2}=1n1∑ni=1(xi−x¯)2Cov{∑i=1nYi,∑j=1n(xj−x¯)Yj}=1n∑ni=1(xi−x¯)2∑i=1n(xj−x¯)∑j=1nCov(Yi,Yj)=1n∑ni=1(xi−x¯)2∑i=1n(xj−x¯)σ2=0
∑ni=1(xj−x¯)=0∑i=1n(xi−x¯)2=∑i=1nx2i−2x¯∑i=1nxi+∑i=1nx¯2=∑i=1nx2i−nx¯2,
Var(β^0)=σ2n+σ2x¯2∑ni=1(xi−x¯)2=σ2n∑ni=1(xi−x¯)2{∑i=1n(xi−x¯)2+nx¯2}=σ2∑ni=1x2in∑ni=1(xi−x¯)2.
Edit 2
Why do we have
var(∑ni=1Yi)=∑ni=1Var(Yi)?
The assumed model is Yi=β0+β1Xi+ϵi, where the ϵi are independant and identically distributed random variables with E(ϵi)=0 and var(ϵi)=σ2.
Once we have a sample, the Xi are known, the only random terms are the ϵi. Recalling that for a random variable Z and a constant a, we have var(a+Z)=var(Z). Thus,
var(∑i=1nYi)=var(∑i=1nβ0+β1Xi+ϵi)=var(∑i=1nϵi)=∑i=1n∑j=1ncov(ϵi,ϵj)=∑i=1ncov(ϵi,ϵi)=∑i=1nvar(ϵi)=∑i=1nvar(β0+β1Xi+ϵi)=∑i=1nvar(Yi).
The 4th equality holds as
cov(ϵi,ϵj)=0 for
i≠j by the independence of the
ϵi.