Контрольная работа

По эконометрики

Обзор корреляционного поля

Эти данные скорее всего можно аппроксимировать при помощи линейной регрессии вида ŷ = а - b·x, как самой простой.

Рассчитаем необходимые суммы и запишем их в таблице № 1:

Таблица №1:

i	x	y	xІ	yІ	x·y	ŷ	e	eІ	A(%)
1	2,5	69	6,25	4761	172,5	66,40	2,60	6,75	3,76
2	3	65	9	4225	195	64,85	0,15	0,02	0,23
3	3,4	63	11,56	3969	214,2	63,61	-0,61	0,37	0,97
4	4,1	59	16,81	3481	241,9	61,44	-2,44	5,94	4,13
5	5	57	25	3249	285	58,65	-1,65	2,71	2,89
6	6,3	55	39,69	3025	346,5	54,61	0,39	0,15	0,70
7	7	54	49	2916	378	52,44	1,56	2,43	2,89
Сумма:	31,3	422	157,31	25626	1833,1	422,00	0,00	18,38	15,57
Среднее:	4,471	60,286	22,473	3660,857	261,871	-	-	-	2,22%

Ковариация между y и x рассчитывается по формуле , где , , . Дисперсия и среднее квадратическое отклонение для x и y находим по формулам:

= 2,479, = 26,490, 1,575, 5,147.

= -7,692 / 2,479 = -3,103; = 60,286 + 3,103 · 4,471 = 74,159

Получили уравнение регрессии: ŷ = 74,159 - 3,103·х (округлено до сотых).

Оцениваем качество полученной линейной модели:

а) TSS = 25624 - (31,3І) : 7 = 185,492; RSS = TSS - ESS = 185,429 - 18,38 = 176,051, где ESS = = 18,38 (в таблице №1); F - статистика = RSS · (n - m - 1) : ESS = 176,051 · ·5 :18,38 = 45,45.

Табличное значение на 1% уровне значимости равно 16,26 (см. таблицу распределения Фишера - Снедекора). Фактическое значение F - статистики больше табличного на 1% уровне значимости, следовательно уравнение регрессии в целом значимо и на 5% уровне значимости.

б) Средняя ошибка аппроксимации равна (ΣА)/7 = ((ΣIy-ŷI: y) · 100%) / 7 = 15,57 / 7 = =2,22%, что говорит о хорошей аппроксимации зависимости моделью (2,22% < 6%).

Вывод: модель получилась приемлемая (в смысле аппроксимации).

в) Коэффициент корреляции находим по формуле: = -0,949: сильная обратная линейная зависимость.

г) Коэффициент детерминации находим следующим образом: = 0,901 или вариация x определяет вариацию y на 90,1%.

Проверка на соответствие условиям теоремы Гаусса - Маркова

а) По таблице №2 рассчитаем статистику Дарбина - Уотсона:

Таблица №2

i	eІ	e	ei-1	(ei-ei-1)І	=16,050 : 18,38 = 0,8734.
1	6,75	2,60	-	-
2	0,02	0,15	2,598	5,996
3	0,37	-0,61	0,149	0,576
4	5,94	-2,44	-0,610	3,342
5	2,71	-1,65	-2,438	0,628
6	0,15	0,39	-1,646	4,134
7	2,43	1,56	0,388	1,373
Итого:	18,38	-	-1,559	16,050

Полученное значение попадает в область неопределённости: DW (0,7; 1,35). Это значит, что для прояснения вопроса относительно автокорреляции остатков необходимо дальнейшее исследование ряда остатков другими методами, в которых отсутствует зона неопределённости.

б) Воспользуемся тестом серий Бройша - Годфри:

Таблица №3

t	et	et-1	eІt-1	et·et-1	кt	(y-bx)І
1	2,598	0,149	0,022	0,387	0,074	6,371
2	0,149	-0,610	0,372	-0,091	-0,302	0,204
3	-0,610	-2,438	5,944	1,487	-1,208	0,358
4	-2,438	-1,646	2,709	4,013	-0,816	2,632
5	-1,646	0,388	0,151	-0,639	0,192	3,379
6	0,388	1,559	2,430	0,605	0,773	0,148
Итого:	-1,559	-2,598	11,628	5,763	-1,287	13,092

На основании полученных данных построим уравнение регрессии без свободного члена вида ŷ=b·x. При этом стандартная ошибка коэффициента регрессии b, рассчитанная по формуле:

,

, = 1,181,

что меньше значения t табл. =2,57. Это означает, что автокорреляция первого уровня отсутствует.

Однако следует отметить, что и тест Дарбина - Уотсона и тест серий Бройша - Годфри применяются только для выборок достаточно большого размера1, в то время как предложенная нам для анализа выборка состоит только лишь из семи значений.

в) При помощи критерия серий проверим случайность распределения уровней ряда остатков. С 95% вероятностью распределение ряда остатков считается случайным, если одновременно выполняются два неравенства:

1)

общее число серий должно быть больше двух, и 2) - максимальная длина серии должна быть строго меньше пяти.

Данные для расчётов получаем из таблицы № 4.

Таблица № 4. Критерий серий линейная модель не проходит:

ei	ei - ei-1	серии	Число серий = 2, Продолжительность самой длинной серии равна 3. 2 = = [2.079] = 2. (не выполняется), хотя 3 < 5. Значит уровни распределены не случайно.
0,149	-2,449	+
-0,610	-0,759	+
-2,438	-1,828	+
-1,646	0,792	-
0,388	2,033	-
1,559	1,172	-

г) Соответствие ряда остатков нормальному закону распределения проверяем, используем RS-критерий:

= 2,63, где .

Значение нашего RS-критерия для 7 наблюдений практически попадает в интервал [2,67 3,69], (для 10 наблюдений) хотя и этот критерий определён для выборок более 10 единиц.

д) При помощи теста ранговой корреляции Спирмена определяем отсутствие или наличие гетероскедастичности.

Таблица № 5.

Ранг Х	Х	I ei I	Ранг еi	Di	DІi	Коэффициент ранговой кореляции определяется по формуле:
1	2,5	2,60	7	-6	36
2	3	0,15	4	-2	4
3	3,4	0,61	3	0	0
4	4,1	2,44	1	3	9
5	5	1,65	2	3	9
6	6,3	0,39	5	1	1
7	7	1,56	6	1	1

Так как абсолютное значение статистики коэффициента ранговой корелляции =0,175 оказалась значительно меньше табличного значения , то гетероскедастичность отсутствует.

Вывод: линейная модель не соответствует всем предпосылкам регрессионного анализа (условиям теоремы Гаусса-Маркова) и, хотя она пригодна для прогнозирования, но возникает вопрос о её значимости.

Доверительные интервалы для параметра b регрессии

Стандартные ошибки для параметров регрессии находим по формулам:

= 0,46,

= 2,18.

Проверим на статистическую значимость коэффициент b модели, для чего рассчитаем t-статистику по формуле . Полученная t-статистика равна -6,742, что по модулю больше табличного значения t = 2,57. Экономически этот параметр интерпретируется так: при изменении дохода потребителей на одну единицу объёмы продаж изменятся на -3,103 ед.

Проверим на статистическую значимость коэффициент a модели, для чего рассчитаем t-статистику по формуле . Полученная t-статистика равна 33,992, что больше табличного значения t = 2,57. Доверительный интервал параметра b определяем по формуле:

;

s = = 1,917,

Доверительный интервал параметра b составляет ; или ( tтабл. = 2.57, Δ = 2,57 · 0,4602 = 1,1827).

Проведённый анализ коэффициентов регрессии говорит о том, что параметры регрессии значимы, кроме того и уравнение регрессии в целом значимо на 1% уровне значимости (cм. выше). Это позволяет использовать построенную нами модель для получения прогнозов.

Точечный и интервальный прогнозы

Вначале находим точечный прогноз для значения х, на 25% превышающего среднее значение = 4,47 ( т.е. при = 5,589), . Тогда стандартная ошибка прогноза составит:

,

tтабл. = 2.57, Δ = 2,57 · 2,18 = 5,604.

Интервальный прогноз для точечного прогноза при = 5,589 () составит: или .

1 Кристофер Доугерти. Введение в эконометрику. М.: Инфра М, 2001. С. 238.