Sur les tests lisses d'ajustement dans le context des series chronologiques

La plupart des modèles en statistique classique repose sur une hypothèse sur la distribution des données ou sur une distribution sous-jacente aux données. La validité de cette hypothèse permet de faire de l’inférence, de construire des intervalles de confiance ou encore de tester la fiabilité du modèle. La problématique des tests d’ajustement vise à s’assurer de la conformité ou de la cohérence de l’hypothèse avec les données disponibles. Dans la présente thèse, nous proposons des tests d’ajustement à la loi normale dans le cadre des séries chronologiques univariées et vectorielles. Nous nous sommes limités à une classe de séries chronologiques linéaires, à savoir les modèles autorégressifs à moyenne mobile (ARMA ou VARMA dans le cas vectoriel). Dans un premier temps, au cas univarié, nous proposons une généralisation du travail de Ducharme et Lafaye de Micheaux (2004) dans le cas où la moyenne est inconnue et estimée. Nous avons estimé les paramètres par une méthode rarement utilisée dans la littérature et pourtant asymptotiquement efficace. En effet, nous avons rigoureusement montré que l’estimateur proposé par Brockwell et Davis (1991, section 10.8) converge presque sûrement vers la vraie valeur inconnue du paramètre. De plus, nous fournissons une preuve rigoureuse de l’inversibilité de la matrice des variances et des covariances de la statistique de test à partir de certaines propriétés d’algèbre linéaire. Le résultat s’applique aussi au cas où la moyenne est supposée connue et égale à zéro. Enfin, nous proposons une méthode de sélection de la dimension de la famille d’alternatives de type AIC, et nous étudions les propriétés asymptotiques de cette méthode. L’outil proposé ici est basé sur une famille spécifique de polynômes orthogonaux, à savoir les polynômes de Legendre. Dans un second temps, dans le cas vectoriel, nous proposons un test d’ajustement pour les modèles autorégressifs à moyenne mobile avec une paramétrisation structurée. La paramétrisation structurée permet de réduire le nombre élevé de paramètres dans ces modèles ou encore de tenir compte de certaines contraintes particulières. Ce projet inclut le cas standard d’absence de paramétrisation. Le test que nous proposons s’applique à une famille quelconque de fonctions orthogonales. Nous illustrons cela dans le cas particulier des polynômes de Legendre et d’Hermite. Dans le cas particulier des polynômes d’Hermite, nous montrons que le test obtenu est invariant aux transformations affines et qu’il est en fait une généralisation de nombreux tests existants dans la littérature. Ce projet peut être vu comme une généralisation du premier dans trois directions, notamment le passage de l’univarié au multivarié ; le choix d’une famille quelconque de fonctions orthogonales ; et enfin la possibilité de spécifier des relations ou des contraintes dans la formulation VARMA. Nous avons procédé dans chacun des projets à une étude de simulation afin d’évaluer le niveau et la puissance des tests proposés ainsi que de les comparer aux tests existants. De plus des applications aux données réelles sont fournies. Nous avons appliqué les tests à la prévision de la température moyenne annuelle du globe terrestre (univarié), ainsi qu’aux données relatives au marché du travail canadien (bivarié). Ces travaux ont été exposés à plusieurs congrès (voir par exemple Tagne, Duchesne et Lafaye de Micheaux (2013a, 2013b, 2014) pour plus de détails). Un article basé sur le premier projet est également soumis dans une revue avec comité de lecture (Voir Duchesne, Lafaye de Micheaux et Tagne (2016)).

Sur les tests lisses d'ajustement dans le context des series chronologiques

La plupart des modèles en statistique classique repose sur une hypothèse sur la distribution des données ou sur une distribution sous-jacente aux données. La validité de cette hypothèse permet de faire de l’inférence, de construire des intervalles de confiance ou encore de tester la fiabilité du modèle. La problématique des tests d’ajustement vise à s’assurer de la conformité ou de la cohérence de l’hypothèse avec les données disponibles. Dans la présente thèse, nous proposons des tests d’ajustement à la loi normale dans le cadre des séries chronologiques univariées et vectorielles. Nous nous sommes limités à une classe de séries chronologiques linéaires, à savoir les modèles autorégressifs à moyenne mobile (ARMA ou VARMA dans le cas vectoriel). Dans un premier temps, au cas univarié, nous proposons une généralisation du travail de Ducharme et Lafaye de Micheaux (2004) dans le cas où la moyenne est inconnue et estimée. Nous avons estimé les paramètres par une méthode rarement utilisée dans la littérature et pourtant asymptotiquement efficace. En effet, nous avons rigoureusement montré que l’estimateur proposé par Brockwell et Davis (1991, section 10.8) converge presque sûrement vers la vraie valeur inconnue du paramètre. De plus, nous fournissons une preuve rigoureuse de l’inversibilité de la matrice des variances et des covariances de la statistique de test à partir de certaines propriétés d’algèbre linéaire. Le résultat s’applique aussi au cas où la moyenne est supposée connue et égale à zéro. Enfin, nous proposons une méthode de sélection de la dimension de la famille d’alternatives de type AIC, et nous étudions les propriétés asymptotiques de cette méthode. L’outil proposé ici est basé sur une famille spécifique de polynômes orthogonaux, à savoir les polynômes de Legendre. Dans un second temps, dans le cas vectoriel, nous proposons un test d’ajustement pour les modèles autorégressifs à moyenne mobile avec une paramétrisation structurée. La paramétrisation structurée permet de réduire le nombre élevé de paramètres dans ces modèles ou encore de tenir compte de certaines contraintes particulières. Ce projet inclut le cas standard d’absence de paramétrisation. Le test que nous proposons s’applique à une famille quelconque de fonctions orthogonales. Nous illustrons cela dans le cas particulier des polynômes de Legendre et d’Hermite. Dans le cas particulier des polynômes d’Hermite, nous montrons que le test obtenu est invariant aux transformations affines et qu’il est en fait une généralisation de nombreux tests existants dans la littérature. Ce projet peut être vu comme une généralisation du premier dans trois directions, notamment le passage de l’univarié au multivarié ; le choix d’une famille quelconque de fonctions orthogonales ; et enfin la possibilité de spécifier des relations ou des contraintes dans la formulation VARMA. Nous avons procédé dans chacun des projets à une étude de simulation afin d’évaluer le niveau et la puissance des tests proposés ainsi que de les comparer aux tests existants. De plus des applications aux données réelles sont fournies. Nous avons appliqué les tests à la prévision de la température moyenne annuelle du globe terrestre (univarié), ainsi qu’aux données relatives au marché du travail canadien (bivarié). Ces travaux ont été exposés à plusieurs congrès (voir par exemple Tagne, Duchesne et Lafaye de Micheaux (2013a, 2013b, 2014) pour plus de détails). Un article basé sur le premier projet est également soumis dans une revue avec comité de lecture (Voir Duchesne, Lafaye de Micheaux et Tagne (2016)).

Use of the singular value decomposition to increase execution and storage efficiency of the Manteuffel algorithm for the solution of nonsymmetric linear systems /

Bibliography: p. 17-18.

A note on the non-existence of multivalue A-stable methods of order greater than two /

Bibliography: leaf 3.

An iterative method for solving nonsymmetric linear systems with dynamic estimation of parameters /

Vita.

The use of Chebyshev matrix polynomials in the iterative solution of linear equations compared to the method of successive overrelaxtion /

"(This is being submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Mathematics, June 1959.)"

Multivariate analyses of variance and covariance for simulation studies involving normal time series

Photocopy.

Statistical Hurdle Models for Single Cell Gene Expression: Differential Expression and Graphical Modeling

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Personality disorders and adult attachment dimensions in a mixed psychiatric sample: A multivariate study

The associations between personality disorders and adult attachment dimensions were assessed in a sample of 487 consecutively admitted psychiatric subjects. Canonical correlation analysis showed that two sets of moderately correlated canonical variates explained the correlations between personality disorders and adult attachment patterns. The first and second attachment variates closely resembled the avoidance and anxiety attachment dimensions, respectively. The first personality disorder variate was mainly characterized by avoidant, depressive, paranoid, and schizotypal personality disorders, whereas dependent, histrionic, and borderline personality disorders loaded on the second canonical variate. However, these linear combinations of personality disorders were different from those obtained from principal component analysis. The results extend previous studies linking personality disorders and attachment patterns and suggest the importance of focusing on specific constellations of symptoms associated with dimensions of insecurity.

Carotid intima-media thickness, cardiovascular risk factors and albuminuria in a remote Australian Aboriginal community

Background: Rates of cardiovascular disease and renal disease in Australian Aboriginal communities are high, as is the prevalence of some 'traditional' cardiovascular (CV) risk factors, such as diabetes and cigarette smoking. Recent work has highlighted the importance of markers of inflammation, such as C-reactive protein (CRP), homocysteine and albuminuria as predictors of cardiovascular risk in urban westernised settings. It is not clear how these factors relate to outcome in the setting of these remote communities, but very high CRP concentrations have been shown in this and other Aboriginal communities. Methods and results: In a cross-sectional survey including 237 adults in a remote Aboriginal community in the Northern Territory of Australia, we measured carotid intima-media thickness (IMT), together with blood pressure, diabetes, lipid levels, smoking and albuminuria, CRP and fibrinogen, serum homocysteine concentration, and IgG titres for Chlamydia pneumoniae, Helicobacter pylori and cytomegalovirus. Median carotid IMT was 0.63 [interquartile range 0.54-0.71] mm. As a categorical outcome, the prevalence of the highest IMT quartile ('increased IMT', greater than or equal to0.72 mm) was compared with the lower three quartiles. Increased IMT was associated in univariate analyses with greater waist circumference, systolic BP, fibrinogen and serum albumin concentrations, urine albumin/creatinine ratio and older age as continuous variables. Associations of increased IMT with some continuous variables were not linear; univariate associations were seen with the highest quartile (versus all other quartiles) of CRP and homocysteine concentration and CMV IgG titre. In a multivariate model age, smoking, waist circumference and the highest quartile of CRP concentrations (greater than or equal to14 mg/l) remained significant predictors of IMT greater than or equal to0.72 mm. Conclusions: Measurement of carotid IMT was possible in this remote setting. Increased IMT (greater than or equal to0.72 mm) was associated with increased CRP concentrations over a range that suggests infection/inflammation may be important determinants of cardiovascular risk in this setting. The associations of IMT with markers of renal disease seen in univariate analyses were explained in this analysis by confounding due to the associations of urine ACR with other risk factors. (C) 2004 Published by Elsevier Ireland Ltd.

Multivariate monitoring of a biological wastewater treatment process: a case study at Melbourne Water's Western Treatment Plant

Biological wastewater treatment is a complex, multivariate process, in which a number of physical and biological processes occur simultaneously. In this study, principal component analysis (PCA) and parallel factor analysis (PARAFAC) were used to profile and characterise Lagoon 115E, a multistage biological lagoon treatment system at Melbourne Water's Western Treatment Plant (WTP) in Melbourne, Australia. In this study, the objective was to increase our understanding of the multivariate processes taking place in the lagoon. The data used in the study span a 7-year period during which samples were collected as often as weekly from the ponds of Lagoon 115E and subjected to analysis. The resulting database, involving 19 chemical and physical variables, was studied using the multivariate data analysis methods PCA and PARAFAC. With these methods, alterations in the state of the wastewater due to intrinsic and extrinsic factors could be discerned. The methods were effective in illustrating and visually representing the complex purification stages and cyclic changes occurring along the lagoon system. The two methods proved complementary, with each having its own beneficial features. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

The comprehensive osteoarthritis test: a simple index for measurement of treatment effects in clinical trials

Objective. To assess the measurement properties of a simple index of symptom severity in osteoarthritis (OA) of the hips and knees. Methods. Both the Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index (WOMAC) and the proposed new Comprehensive Osteoarthritis Test (COAT) instrument were completed weekly by 125 subjects in the context of a randomized, 12-week, 3 parallel-arm clinical trial. The reliabilities of the various scales were assessed on a weekly basis by use of Cronbach's alpha coefficients. The validity of the COAT total scale was assessed by correlation with the WOMAC total scale on a weekly basis with correlation coefficients, and in terms of the correlations between subject-level intercepts and slopes over time. The relative responsiveness of the WOMAC and COAT total scales was assessed using a multilevel (longitudinal) multivariate (WOMAC, COAT) linear model. Results. The WOMAC and COAT total scales were highly reliable (mean over weeks: WOMAC alpha = 0.98; COAT alpha = 0.97). The correlations between the WOMAC and COAT scales were very high (mean over weeks = 0.92; subject-level intercepts = 0.91, slopes = 0.88). The COAT total scale was significantly more responsive than the WOMAC total scale in the active treatment (34.8% improvement vs 26.8%; p = 0.002). Conclusion. The COAT total scale is simple to administer, reliable, valid, and responsive to treatment effects.

Experimental evidence for multivariate stabilizing sexual selection

Stabilizing selection is a fundamental concept in evolutionary biology. In the presence of a single intermediate optimum phenotype (fitness peak) on the fitness surface, stabilizing selection should cause the population to evolve toward such a peak. This prediction has seldom been tested, particularly for suites of correlated traits. The lack of tests for an evolutionary match between population means and adaptive peaks may be due, at least in part, to problems associated with empirically detecting multivariate stabilizing selection and with testing whether population means are at the peak of multivariate fitness surfaces. Here we show how canonical analysis of the fitness surface, combined with the estimation of confidence regions for stationary points on quadratic response surfaces, may be used to define multivariate stabilizing selection on a suite of traits and to establish whether natural populations reside on the multivariate peak. We manufactured artificial advertisement calls of the male cricket Teleogryllus commodus and played them back to females in laboratory phonotaxis trials to estimate the linear and nonlinear sexual selection that female phonotactic choice imposes on male call structure. Significant nonlinear selection on the major axes of the fitness surface was convex in nature and displayed an intermediate optimum, indicating multivariate stabilizing selection. The mean phenotypes of four independent samples of males, from the same population as the females used in phonotaxis trials, were within the 95% confidence region for the fitness peak. These experiments indicate that stabilizing sexual selection may play an important role in the evolution of male call properties in natural populations of T. commodus.

A theoretical comparison of two optimization methods for radiofrequency drive schemes in high frequency MRI resonators

In this paper, numerical simulations are used in an attempt to find optimal Source profiles for high frequency radiofrequency (RF) volume coils. Biologically loaded, shielded/unshielded circular and elliptical birdcage coils operating at 170 MHz, 300 MHz and 470 MHz are modelled using the FDTD method for both 2D and 3D cases. Taking advantage of the fact that some aspects of the electromagnetic system are linear, two approaches have been proposed for the determination of the drives for individual elements in the RF resonator. The first method is an iterative optimization technique with a kernel for the evaluation of RF fields inside an imaging plane of a human head model using pre-characterized sensitivity profiles of the individual rungs of a resonator; the second method is a regularization-based technique. In the second approach, a sensitivity matrix is explicitly constructed and a regularization procedure is employed to solve the ill-posed problem. Test simulations show that both methods can improve the B-1-field homogeneity in both focused and non-focused scenarios. While the regularization-based method is more efficient, the first optimization method is more flexible as it can take into account other issues such as controlling SAR or reshaping the resonator structures. It is hoped that these schemes and their extensions will be useful for the determination of multi-element RF drives in a variety of applications.