Правила Рубина (Rubin’s rules) — это набор формул, предложенных Дональдом Рубином, для объединения результатов статистического анализа, полученных на нескольких заполненных наборах данных (например, после множественной импутации MICE). Они позволяют получить одну итоговую оценку параметра и корректную стандартную ошибку, учитывающую неопределённость из-за пропусков.
Обозначения
Пусть после множественной импутации получено полных наборов данных. Нас интересует некоторый параметр (например, коэффициент регрессии). Для каждого набора :
- — оценка параметра;
- — дисперсия этой оценки (квадрат стандартной ошибки).
Основные формулы
- Объединённая оценка:
- Средняя внутриимпутационная дисперсия:
- Межимпутационная дисперсия:
- Общая дисперсия:
Множитель добавляет поправку на конечное число импутаций.
- Стандартная ошибка:
- Доверительный интервал:
где — степени свободы, а — распределение Стьюдента.
- Степени свободы (классическая формула Рубина):
На практике часто используют поправку Барнарда—Рубина (реализована, например, в mice в R), которая даёт более точные результаты при малых выборках.
- Тестовая статистика:
сравнивается с -распределением с степенями свободы.
Доля пропущенной информации
Важный побочный результат — доля информации, потерянной из-за пропусков (Fraction of Missing Information, FMI):
Она показывает, какая часть общей дисперсии обусловлена неопределённостью импутации. Также вычисляют относительное увеличение дисперсии:
Зачем это нужно
Если просто заполнить пропуски один раз (одиночная импутация), стандартные ошибки и -значения оказываются заниженными — мы делаем вид, что точно знаем пропущенные значения. Множественная импутация создаёт несколько вариантов, а правила Рубина корректно «раздувают» дисперсию, отражая дополнительную неопределённость.
Условия применения
- Импутационная модель должна быть правильной (данные пропущены случайно, MAR).
- Число импутаций должно быть достаточно большим. Обычно берут –, но при высокой доле пропусков — –.
- Правила обобщаются на векторы параметров и ковариационные матрицы (многомерный случай).
Таким образом, правила Рубина — это мост между множественной импутацией и итоговым статистическим выводом.