閾値操作下における因果推論:ベイズ混合モデルと異質的治療効果
なぜ重要か: 企業や社会への影響が見込まれ、一般メディアにも波及する可能性があります。
arXiv:2509.19814v1発表種別:cross
要約:クレジットカードのインセンティブプログラムなど、多くのマーケティングアプリケーションでは、特定の支出閾値を超えた顧客に報酬を提供することで消費の増加を促しています。これらの閾値が顧客に及ぼす因果効果を定量化することは、効果的なマーケティング戦略設計に不可欠です。回帰不連続デザインは、このような因果推論タスクにおける標準的な手法ですが、顧客が閾値を認識し、報酬を得るために支出を戦略的に操作する場合、その仮定が満たされない可能性があります。この問題に対処するために、閾値操作下での因果効果を推定するための新しい枠組みを提案します。主なアイデアは、観測された支出分布を2つの分布の混合としてモデル化することです。1つは閾値の影響を戦略的に受ける顧客を表し、もう1つは影響を受けない顧客を表します。混合モデルを適合させるために、非集中顧客をモデル化し、閾値周辺のサンプルに混合モデルを適合させる2段階ベイズアプローチを採用します。大サンプル下での因果効果の後方分布の後方収縮を示します。さらに、この枠組みを階層ベイズ設定に拡張し、顧客サブグループ間で異質な因果効果を推定することにより、サブグループサンプルサイズが小さい場合でも安定した推論を可能にします。シミュレーション研究を通じて提案手法の有効性を示し、現実世界のマーケティングデータセットを用いてその実用的な意味を示します。
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Title (EN): Causal Inference under Threshold Manipulation: Bayesian Mixture Modeling and Heterogeneous Treatment Effects
arXiv:2509.19814v1 Announce Type: cross
Abstract: Many marketing applications, including credit card incentive programs, offer rewards to customers who exceed specific spending thresholds to encourage increased consumption. Quantifying the causal effect of these thresholds on customers is crucial for effective marketing strategy design. Although regression discontinuity design is a standard method for such causal inference tasks, its assumptions can be violated when customers, aware of the thresholds, strategically manipulate their spending to qualify for the rewards. To address this issue, we propose a novel framework for estimating the causal effect under threshold manipulation. The main idea is to model the observed spending distribution as a mixture of two distributions: one representing customers strategically affected by the threshold, and the other representing those unaffected. To fit the mixture model, we adopt a two-step Bayesian approach consisting of modeling non-bunching customers and fitting a mixture model to a sample around the threshold. We show posterior contraction of the resulting posterior distribution of the causal effect under large samples. Furthermore, we extend this framework to a hierarchical Bayesian setting to estimate heterogeneous causal effects across customer subgroups, allowing for stable inference even with small subgroup sample sizes. We demonstrate the effectiveness of our proposed methods through simulation studies and illustrate their practical implications using a real-world marketing dataset.
Published: 2025-09-24 19:00 UTC