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The concept of outlier detection by statistical hypothesis testing in geodesy is briefly reviewed. The performance of such tests can only be measured or optimized with respect to a proper alternative hypothesis. Firstly, we discuss the important question whether gross errors should be treated as non-random quantities or as random variables. In the first case, the alternative hypothesis must be based on the common mean shift model, while in the second case, the variance inflation model is appropriate. Secondly, we review possible formulations of alternative hypotheses (inherent, deterministic, slippage, mixture) and discuss their implications. As measures of optimality of an outlier detection, we propose the premium and protection, which are briefly reviewed. Finally, we work out a practical example: the fit of a straight line. It demonstrates the impact of the choice of an alternative hypothesis for outlier detection. / Das Konzept der Ausreißererkennung durch statistische Hypothesentests in der Geodäsie wird kurz überblickt. Die Leistungsfähigkeit solch eines Tests kann nur gemessen oder optimiert werden in Bezug auf eine geeignete Alternativhypothese. Als erstes diskutieren wir die wichtige Frage, ob grobe Fehler als nicht-zufällige oder zufällige Größen behandelt werden sollten. Im ersten Fall muss die Alternativhypothese auf das Mean-Shift-Modell gegründet werden, im zweiten Fall ist das Variance-Inflation-Modell passend. Als zweites stellen wir mögliche Formulierungen von Alternativhypothesen zusammen und diskutieren ihre Implikationen. Als Optimalitätsmaß schlagen wir das Premium-Protection-Maß vor, welches kurz überblickt wird. Schließlich arbeiten wir ein praktisches Beispiel aus: Die Anpassung einer ausgleichenden Gerade. Es zeigt die Auswirkung der Wahl einer Alternativhypothese für die Ausreißererkennung.

Testing Structural Changes Using Ratio Type Statistics Barbora Peštová Charles University in Prague, Faculty of Mathematics and Physics, Department of Probability and Mathematical Statistics, Czech Republic Abstract of the doctoral thesis We deal with sequences of observations that are naturally ordered in time and assume various underlying stochastic models. These models are parametric and some of the parameters are possibly subject to change at some unknown time point. The main goal of this thesis is to test whether such an unknown change has occurred or not. The core of the change point methods presented here is in ratio type statistics based on maxima of cumulative sums. Firstly, an overview of thesis' starting points is given. Then we focus on methods for detecting a gradual change in mean. Consequently, procedures for detection of an abrupt change in mean are generalized by considering a score function. We explore the possibility of applying the bootstrap methods for obtaining critical values, while disturbances of the change point model are considered as weakly dependent. Procedures for detection of changes in parameters of linear regression models are shown as well and a permutation version of the test is derived. Then, a related problem of testing a change in autoregression parameter is studied....

L’objectif de ces travaux de thèse est de développer des architectures fiables de surveillance et de détection des défauts d’une machine asynchrone basées sur des techniques paramétriques de traitement du signal. Pour analyser et détecter les défauts, un modèle paramétrique du courant statorique en environnement stationnaire est proposé. Il est supposé être constitué de plusieurs sinusoïdes avec des paramètres inconnus dans le bruit. Les paramètres de ce modèle sont estimés à l’aide des techniques paramétriques telles que les estimateurs spectraux de type sous-espaces (MUSIC et ESPRIT) et l’estimateur du maximum de vraisemblance. Un critère de sévérité des défauts, basé sur l’estimation des amplitudes des composantes fréquentielles du courant statorique, est aussi proposé pour évaluer le niveau de défaillance de la machine. Un nouveau détecteur des défauts est aussi proposé en utilisant la théorie de détection. Il est principalement basé sur le test du rapport de vraisemblance généralisé avec un signal et un bruit à paramètres inconnus. Enfin, les techniques paramétriques proposées ont été évaluées à l’aide de signaux de courant statoriques expérimentaux de machines asynchrones en considérant les défauts de roulements et les ruptures de barres rotoriques. L’analyse des résultats expérimentaux montre clairement l’efficacité et la capacité de détection des techniques paramétriques proposées. / This Ph.D. thesis aims to develop reliable and cost-effective condition monitoring and faults detection architectures for induction machines. These architectures are mainly based on advanced parametric signal processing techniques. To analyze and detect faults, a parametric stator current model under stationary conditions has been considered. It is assumed to be multiple sinusoids with unknown parameters in noise. This model has been estimated using parametric techniques such as subspace spectral estimators and maximum likelihood estimator. A fault severity criterion based on the estimation of the stator current frequency component amplitudes has also been proposed to determine the induction machine failure level. A novel faults detector based on hypothesis testing has been also proposed. This detector is mainly based on the generalized likelihood ratio test detector with unknown signal and noise parameters. The proposed parametric techniques have been evaluated using experimental stator current signals issued from induction machines under two considered faults: bearing and broken rotor bars faults.Experimental results show the effectiveness and the detection ability of the proposed parametric techniques.

Cette thèse est une contribution à la théorie économique sur trois aspects: la dynamique de prix dans les marchés financiers avec asymétrie d’information, la mise à jour des croyances et les raffinements d'équilibre dans les jeux de signaux, et l'introduction de l'ambiguïté dans la théorie du prix limite. Dans le chapitre 2, nous formalisons un jeu d'échange à somme nulle entre un secteur mieux informé et un autre qui l'est moins, pour déterminer de façon endogène, la dynamique du prix sous-jacent. Dans ce modèle, joueur 1 est informé de la conjoncture (L) mais est incertain de la croyance de joueur 2, car ce dernier est seulement informé à travers un message (M) qui est lié à cette conjoncture. Si L et M sont indépendants, alors le processus de prix sera une Martingale Continue à Variation Maximale (CMMV) et joueur 1 peut disposer de cet avantage informationnel. Par contre, si L et M ne sont pas indépendants, joueur 1 ne révèlera pas son information pendant le processus, et il ne bénéficiera donc pas de son avantage en matière d'information. Dans le chapitre 3, je propose une définition de l'équilibre de Test d'hypothèse (HTE) pour des jeux de signaux généraux, avec des joueurs non-Bayésiens qui sont soumis à une règle de mise à jour selon le modèle de vérification d'hypothèse caractérisé par Ortoleva (2012). Un HTE peut être différent d'un équilibre séquentiel de Nash en raison d'une incohérence dynamique. Par contre, dans le cas où joueur 2 traite seulement un message à probabilité nulle comme nouvelle inespérée, un HTE est un raffinement d'équilibre séquentiel de Nash et survit au critère intuitif dans les jeux de signaux généraux mais pas inversement. Nous fournissons un théorème d'existence qui couvre une vaste classe de jeux de signaux qui sont souvent étudiés en économie. Dans le chapitre 4, j'introduis l’ambiguïté dans un modèle d'organisation industrielle classique, dans lequel l'entreprise déjà établie est soit informée de la vraie nature de la demande agrégée, soit soumise à une incertitude mesurable classique sur la conjoncture, tandis qu'un éventuel nouvel arrivant fait face à une incertitude a la Knight (ambiguïté) concernant cette conjoncture. Je caractérise les conditions sou lesquelles le prix limite émerge en équilibre, et par conséquent l'ambigüité diminue la probabilité d'entrée. L'analyse du bien-être montre que le prix limite est plus nocif dans un marché où la demande escomptée est plus élevée que dans un autre où celle-ci est moindre. / This thesis contributes to the economic theory literature in three aspects: price dynamics in financial markets with asymmetric information belief updating and equilibrium refinements in signaling games, and introducing ambiguity in limit pricing theory. In chapter 2, we formulate a zero-sum trading game between a better informed sector and a less 1nformed sector to endogenously determine the underlying price dynamics. In this model, player 1 is informed of the state (L) but is uncertain about player 2's belief about the state, because player 2 is informed through some message (M) related to the state. If L and M are independent, then the price proces s will be a Continuous Martingale of Maximal Variation (CMMV), and player 1 can benefit from his informational advantage. However, if L and M are not independent, player 1 will not reveal his information during the trading process, therefore, he does not benefit from his informational advantage. In chapter 3, I propose a definition of Hypothesis Testing Equilibrium (HTE) for general signaling games with non-Bayesian players nested, by an updating rule according to the Hypothesis Testing model characterized by Ortoleva (2012). An HTE may differ from a sequential Nash equilibrium because of dynamic inconsistency. However, in the case in which player 2 only treats a zero-probability message as an unexpected news, an HTE is a refinement of sequential Nash equilibrium and survives the intuitive Critenon in general signaling games but not vice versa. We provide an existence theorem covering a broad class of signaling games often studied in economics. In chapter 4, I introduce ambiguity in a standard industry organization model, in which the established firm is either informed of the true state of aggregate demand or is under classical measurable uncertainty about the state, while the potential entrant is under Knightian uncertainty (ambiguity) about the state. I characterize the conditions under which limit pricing emerges in equilibria, and thus ambiguity decreases the probability of entry. Welfare analysis shows that limit pricing is more harmful in a market with higher expected demand than in a market with lower expected demand.

Dans ce travail, nous proposons des procédures de test paramétriques et nonparamétrique localement et asymptotiquement optimales au sens de Hajek et Le Cam, pour trois modèles d'asymétrie. <p>La construction de modèles d'asymétrie est un sujet de recherche qui a connu un grand développement ces dernières années, et l'obtention des tests optimaux (pour trois modèles différents) est une étape essentielle en vue de leur mise en application. <p>Notre approche est fondée sur la théorie de Le Cam d'une part, pour obtenir les propriétés de normalité asymptotique, bases de la construction des tests paramétriques optimaux, et la théorie de Hajek d'autre part, qui, via un principe d'invariance permet d'obtenir les procédures non-paramétriques.<p><p>Nous considérons dans ce travail deux classes de distributions univariées asymétriques, l'une fondée sur un développement d'Edgeworth (décrit dans le Chapitre 1), et l'autre construite en utilisant un paramètre d'échelle différent pour les valeurs positives et négatives (le modèle de Fechner, décrit dans le Chapitre 2).<p>Le modèle d'asymétrie elliptique étudié dans le dernier chapitre est une généralisation multivariée du modèle du Chapitre 2.<p>Pour chacun de ces modèles, nous proposons de tester l'hypothèse de symétrie par rapport à un centre fixé, puis par rapport à un centre non spécifié.<p><p>Après avoir décrit le modèle pour lequel nous construisons les procédures optimales, nous obtenons la propriété de normalité locale asymptotique. A partir de ce résultat, nous sommes capable de construire les tests paramétriques localement et asymptotiquement optimaux. Ces tests ne sont toutefois valides que si la densité sous-jacente f est correctement spécifiée. Ils ont donc le mérite de déterminer les bornes d'efficacité paramétrique, mais sont difficilement applicables. <p>Nous adaptons donc ces tests afin de pouvoir tester les hypothèses de symétrie par rapport à un centre fixé ou non, lorsque la densité sous-jacente est considérée comme un paramètre de nuisance. <p>Les tests que nous obtenons restent localement et asymptotiquement optimaux sous f, mais restent valides sous une large classe de densités. <p><p>A partir des propriétés d'invariance du sous-modèle identifié par l'hypothèse nulle, nous obtenons les tests de rangs signés localement et asymptotiquement optimaux sous f, et valide sous une vaste classe de densité. Nous présentons en particulier, les tests fondés sur les scores normaux (ou tests de van der Waerden), qui sont optimaux sous des hypothèses Gaussiennes, tout en étant valides si cette hypothèse n'est pas vérifiée.<p>Afin de comparer les performances des tests paramétriques et non paramétriques présentés, nous calculons les efficacités asymptotiques relatives des tests non paramétriques par rapport aux tests pseudo-Gaussiens, sous une vaste classe de densités non-Gaussiennes, et nous proposons quelques simulations. / Doctorat en sciences, Orientation statistique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

The concept of outlier detection by statistical hypothesis testing in geodesy is briefly reviewed. The performance of such tests can only be measured or optimized with respect to a proper alternative hypothesis. Firstly, we discuss the important question whether gross errors should be treated as non-random quantities or as random variables. In the first case, the alternative hypothesis must be based on the common mean shift model, while in the second case, the variance inflation model is appropriate. Secondly, we review possible formulations of alternative hypotheses (inherent, deterministic, slippage, mixture) and discuss their implications. As measures of optimality of an outlier detection, we propose the premium and protection, which are briefly reviewed. Finally, we work out a practical example: the fit of a straight line. It demonstrates the impact of the choice of an alternative hypothesis for outlier detection. / Das Konzept der Ausreißererkennung durch statistische Hypothesentests in der Geodäsie wird kurz überblickt. Die Leistungsfähigkeit solch eines Tests kann nur gemessen oder optimiert werden in Bezug auf eine geeignete Alternativhypothese. Als erstes diskutieren wir die wichtige Frage, ob grobe Fehler als nicht-zufällige oder zufällige Größen behandelt werden sollten. Im ersten Fall muss die Alternativhypothese auf das Mean-Shift-Modell gegründet werden, im zweiten Fall ist das Variance-Inflation-Modell passend. Als zweites stellen wir mögliche Formulierungen von Alternativhypothesen zusammen und diskutieren ihre Implikationen. Als Optimalitätsmaß schlagen wir das Premium-Protection-Maß vor, welches kurz überblickt wird. Schließlich arbeiten wir ein praktisches Beispiel aus: Die Anpassung einer ausgleichenden Gerade. Es zeigt die Auswirkung der Wahl einer Alternativhypothese für die Ausreißererkennung.

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In survival analysis, proportional hazards model is the most commonly used and the Cox model is the most popular. These models are developed to facilitate statistical analysis frequently encountered in medical research or reliability studies. In analyzing real data sets, checking the validity of the model assumptions is a key component. However, the presence of complicated types of censoring such as double censoring and partly interval-censoring in survival data makes model assessment difficult, and the existing tests for goodness-of-fit do not have direct extension to these complicated types of censored data. In this work, we use empirical likelihood (Owen, 1988) approach to construct goodness-of-fit test and provide estimates for the Cox model with various types of censored data. Specifically, the problems under consideration are the two-sample Cox model and stratified Cox model with right censored data, doubly censored data and partly interval-censored data. Related computational issues are discussed, and some simulation results are presented. The procedures developed in the work are applied to several real data sets with some discussion.

Submitted by Paulo Gustavo Grahl (pgrahl@fgvmail.br) on 2013-10-18T05:32:44Z No. of bitstreams: 1 DoutoradoPG_final.pdf: 23501670 bytes, checksum: 55b15051b9acc69ac74e639efe776fae (MD5) / Approved for entry into archive by ÁUREA CORRÊA DA FONSECA CORRÊA DA FONSECA (aurea.fonseca@fgv.br) on 2013-10-28T18:22:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DoutoradoPG_final.pdf: 23501670 bytes, checksum: 55b15051b9acc69ac74e639efe776fae (MD5) / Approved for entry into archive by Marcia Bacha (marcia.bacha@fgv.br) on 2013-10-29T18:24:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DoutoradoPG_final.pdf: 23501670 bytes, checksum: 55b15051b9acc69ac74e639efe776fae (MD5) / Made available in DSpace on 2013-10-29T18:25:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DoutoradoPG_final.pdf: 23501670 bytes, checksum: 55b15051b9acc69ac74e639efe776fae (MD5) Previous issue date: 2012-12-22 / Esta dissertação concentra-se nos processos estocásticos espaciais definidos em um reticulado, os chamados modelos do tipo Cliff & Ord. Minha contribuição nesta tese consiste em utilizar aproximações de Edgeworth e saddlepoint para investigar as propriedades em amostras finitas do teste para detectar a presença de dependência espacial em modelos SAR (autoregressivo espacial), e propor uma nova classe de modelos econométricos espaciais na qual os parâmetros que afetam a estrutura da média são distintos dos parâmetros presentes na estrutura da variância do processo. Isto permite uma interpretação mais clara dos parâmetros do modelo, além de generalizar uma proposta de taxonomia feita por Anselin (2003). Eu proponho um estimador para os parâmetros do modelo e derivo a distribuição assintótica do estimador. O modelo sugerido na dissertação fornece uma interpretação interessante ao modelo SARAR, bastante comum na literatura. A investigação das propriedades em amostras finitas dos testes expande com relação a literatura permitindo que a matriz de vizinhança do processo espacial seja uma função não-linear do parâmetro de dependência espacial. A utilização de aproximações ao invés de simulações (mais comum na literatura), permite uma maneira fácil de comparar as propriedades dos testes com diferentes matrizes de vizinhança e corrigir o tamanho ao comparar a potência dos testes. Eu obtenho teste invariante ótimo que é também localmente uniformemente mais potente (LUMPI). Construo o envelope de potência para o teste LUMPI e mostro que ele é virtualmente UMP, pois a potência do teste está muito próxima ao envelope (considerando as estruturas espaciais definidas na dissertação). Eu sugiro um procedimento prático para construir um teste que tem boa potência em uma gama de situações onde talvez o teste LUMPI não tenha boas propriedades. Eu concluo que a potência do teste aumenta com o tamanho da amostra e com o parâmetro de dependência espacial (o que está de acordo com a literatura). Entretanto, disputo a visão consensual que a potência do teste diminui a medida que a matriz de vizinhança fica mais densa. Isto reflete um erro de medida comum na literatura, pois a distância estatística entre a hipótese nula e a alternativa varia muito com a estrutura da matriz. Fazendo a correção, concluo que a potência do teste aumenta com a distância da alternativa à nula, como esperado. / This dissertation focus on spatial stochastic process on a lattice (Cliff & Ord--type of models). My contribution consists of using Edgeworth and saddlepoint series to investigate small sample size and power properties of tests for detecting spatial dependence in spatial autoregressive (SAR) stochastic processes, and proposing a new class of spatial econometric models where the spatial dependence parameters that enter the mean structure are different from the ones in the covariance structure. This allows a clearer interpretation of models' parameters and generalizes the set of local and global models suggested by Anselin (2003) as an alternative to the traditional Cliff & Ord models. I propose an estimation procedure for the model's parameters and derive the asymptotic distribution of the parameters' estimators. The suggested model provides some insights on the structure of the commonly used mixed regressive, spatial autoregressive model with spatial autoregressive disturbances (SARAR). The study of the small sample properties of tests to detect spatial dependence expands on the existing literature by allowing the neighborhood structure to be a nonlinear function of the spatial dependence parameter. The use of series approximations instead of the often used Monte Carlo simulation allows a simple way to compare test properties across different neighborhood structures and to correct for size when comparing power. I obtain the power envelope for testing the presence of spatial dependence in the SAR process using the optimal invariant test statistic, which is also locally uniformly most powerful invariant (LUMPI). I have found that the LUMPI test is virtually UMP since its power is very close to the power envelope. I suggest a practical procedure to build a test that, while not UMP, retain good power properties in a wider range for the spatial parameter when compared to the LUMPI test. I find that power increases with sample size and with the spatial dependence parameter -- which agrees with the literature. However, I call into question the consensus view that power decreases as the spatial weight matrix becomes more densely connected. This finding in the literature reflects an error of measure because the hypothesis being compared are at very different statistical distance from the null. After adjusting for this, the power is larger for alternative hypothesis further away from the null -- as one would expect.