07-データサイエンス

データサイエンス(Part.12)|準実験:差分の差分法(Difference-in-Differences, DiD)

目標

差分の差分法について理解する

差分の差分法

差分の差分法(DiD)は準実験手法のひとつで、政策や施策の「効果」を推定するために使います。具体的には、処置群(施策を受けたグループ)と対照群(施策を受けなかったグループ)を比較し、さらに「施策前後の変化」を組み合わせ 「二重の差」 をとる手法です。数式では次のように表現できます。

DiD効果=(処置群の後−処置群の前)−(対照群の後−対照群の前)

これにより「時間の影響」や「共通のトレンド」を取り除いて、施策そのものの効果を抽出できます。

前提条件として処置群と対照群は、施策がなければ同じトレンドをたどる(平行トレンド仮定)となります。

差分の差分法の実施例

サンプルデータ(架空例)

シナリオ:

  • 導入前後の売上を比較。
  • ある地域(処置群)で新しい広告キャンペーンを導入、別地域(対照群)では導入せず。

手計算によるDiDの計算式

  1. 処置群の変化:130 − 100 = +30
  2. 対照群の変化:95 − 90 = +5
  3. 差分の差分:30 − 5 = +25

👉 キャンペーン導入による効果は +25 と推定。

Excelでの操作手順

(1) データ入力

  • B列:地域(処置群/対照群)
  • C列:時期(前/後)
  • D列:売上

(2) ピボットテーブルを作成

  1. データを選択 → 挿入 → ピボットテーブル
  2. フィールド設定
    • 行:地域
    • 列:時期
    • 値:売上(平均または合計)

👉 こうすると下のような表ができます

(3) 差分を計算

  • 処置群差分 = 後 − 前 = 30
  • 対照群差分 = 後 − 前 = 5
  • 差分の差分(DiD) = 処置群差分 − 対照群差分 = 25

参考:回帰式への落とし込みで求めるDiD

差分の差分を回帰式に落とし込むために「ダミー変数」を作ります。

この時、回帰式は:「処置群の後期の値」=「対照群・前期の値」+「対照群と処置群の元の差」+「対照群、処置群の平行トレンド(対照群の前後の差)」+「DiD」+「誤差」

👉 「130」=「90」+「10」+「5」+「DiD」+「誤差」
👉👉「DiD」+「誤差」=「25」
👉👉👉「DiD」≒「25」

ダミー変数の法則

1. 処置群ダミー(Treatment)
👉 施策を受けたかどうかを表す。

  • 処置群なら「1」
  • 対照群なら「0」

2. 後ダミー(Post)
👉 時間の前後を表す。

  • 時期が「施策前」なら「0」
  • 時期が「施策後」なら「1」

3. 交互作用(Treatment × Post)
👉 この交互作用の係数(β₃)が 差分の差分(DiD効果) になる。

  • 「処置群ダミー × 後ダミー」の掛け算
  • 施策を受けたグループかつ施策後なら「1」
  • それ以外は「0」

結果として「25」が「施策そのものの効果」となります。

今回は以上となります。

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