工具变量在多元回归分析中具有重要作用。工具变量常用于解决宏观经济中复杂的内生性问题,工具变量在计量经济学中的典型应用是2001年AER上的“The Colonial Origins of Comparative Development:An Empirical Investigation”;该文探究国家正确的制度与国家富裕程度的关系:究竟是正确的制度导致国家更富裕?还是国家的富裕演变出正确的制度?而且在衡量过程中,也不好衡量什么是正确的制度,因此,内生性问题很严重。在具体的回归分析中,误差u与解释变量x不垂直,即cov(x,u)不等于0,此即内生性问题;工具变量z与误差u垂直,而且z与x有一定的关联,z通过解释变量x而影响y,此即工具变量。
工具变量具有两点性质:
1.工具变量的外生性:cov(z,u)=0;
2.工具变量的相关性:cov(z,x)不等于0;
作为工具变量解释内生性问题的代价,工具变量法估计出来的方差不可能比OLS估计法估计出的方差小。