Эконометрическое моделирование временных рядов

Задача 1

 

За год на предприятии были выпущены семь партий продукции, для каждой из которых были определены издержки. Вычислить сумму издержек для следующего плана выпуска.

линейный экономический моделирование

Таблица 1.1.Данные о планируемом выпуске изделий

ед.прод. тыс.шт.	затраты, руб.
2,2	?
3,9	?
5,5	?

Таблица 1.2.Данные о выпущенных партиях

ед.прод.тыс.шт.	затраты, руб.
1	30
2	70
4	150
3	100
5	170
6	215
8	290

Задача относится к разделу Парная регрессия, т.к. в ней даны один независимый параметр (единицы продукции, обозначим как х) и зависимый параметр (затраты, обозначим у).Прежде чем выбирать вид аппроксимирующей зависимости следует представить исходные данные графически.

Предполагаем линейную зависимость между х и у

Y=a+bx

Для определения параметров a,b используем метод наименьших квадратов

∑( y –(a+bx))² → min

Функция минимальна, если равны нулю ё, частные производные по параметрам т.е.:

y’a = ∑ (2( y-abx)(-1))=0

y’b = ∑ (2 ( y-a-bx)(-x))=0

или

na+b∑x =∑y,

a ∑x +b ∑x² =∑xy (1)

Система уравнений (1) однозначно определяет параметры a и b – это система двух уравнений с двумя неизвестными. Все остальные величины можно определить из исходных данных :

n- количество исходных точек,

∑x ∑y - суммарные значения параметров х и у по всем точкам,

∑xy - суммарное значение произведения параметров,

∑x²- суммарное значение квадрата величины х.

Рассчитаем коэффициенты линейного уравнения парной регрессии:

Σx^2 = (x^2) - cp –(xcp)^2

b = (cp(y*x) – cp (y)*cp (x))/(σx^2) (2)

a = cp( y) - b*cp(x)

Где индекс cp обозначает среднее значение данной величины, т.е. суммарное значение данной величины надо разделить на n.

Составим таблицу в редакторе Excel.

Таблица 1.3

n	x	y	xy	x^2
1	1	30	30	1
2	2	70	140	4
3	4	150	600	16
4	3	100	300	9
5	5	170	850	25
6	6	215	1290	36
7	8	290	2320	64
итого	29	1025	5530	155
среднее	4,14	146,43	790,00	22,14
σ²	4,98

Используя из табл. 1.3, получаем следующую систему уравнений:

7a+29b=1025

29a+155b=5530

Решаем систему уравнений методом последовательных исключений переменных или по формуле (2) и определяем коэффициенты

a= -6.127

b= 36.824

линейное уравнение запишем в виде

y=-6.127+36.824x (3)

Для варианта х=2,у=9 ,z =5 рассчитываем затраты

Таблица 1.4

ед.прод. тыс.шт.	затраты, руб.
2,2	74,89
3,9	137,49
5,5	196,41

Используя пакет прикладных программ (ППП) статистическая функция ЛИНЕЙНАЯ и графические результаты (добавить линию тренда) проверим полученные результаты.

Таблица 1.5

36,824	-6,127
0,987	4,64432
0,9964	5,82708
1392	5
47266	169,775

Рис.1.2.

Кроме того, по найденному уравнению линейной регрессии (3) проведем расчет величин у, сравним их с заданными, т.е. рассчитаем отклонения и определим их суммарное отклонение, которое должно быть равно нулю. Результаты приведем в табл. 1.6.

Таблица 1.6

n	x	y	xy	y²	x²	y расч	y-y расч
1	1	30	30	900	1	30,7	-0,7
2	2	70	140	4900	4	67,5	2,5
3	4	150	600	22500	16	141,2	8,8
4	3	100	300	10000	9	104,3	-4,3
5	5	170	850	28900	25	178,0	-8,0
6	6	215	1290	46225	36	214,8	0,2
7	8	290	2320	84100	64	288,5	1,5
итого	29	1025	5530	197525	155		0,0

Выводы:

1.  Решена задача парной регрессии методом наименьших квадратов.

2.  Получены коэффициенты в линейном уравнении y=-6.127+36.824x и рассчитан возможный домашний вариант.

3.  Результаты проверены с помощью ППП и линии тренда.

 

Задача 2.

 

По семи территория Уральского района за 1995 г. Изе6стны значения двух признаков (табл.2.1)

Таблица 2.1

район	расходы на покупку продовольственных товаров в общих расходах, % у	среднедневная заработная плата одного работающего, руб.,х
Удмуртская респ.	68,8	45,1
Свердловская обл.	61,2	59
Башкортостан	59,9	57,2
Челябинская обл.	56,7	61,8
Пермская обл.	55	58,8
Курганская обл.	54,3	47,2
Оренбургская обл.	49,3	55,2

Требуется определить параметры парной регрессии для следующих функции: линейной степенной показательной, равносторонней геперболы и параболы методом наименьших квадратов (МНК). Составить прогноз величины у для некоторого х например для х=1.1 (х) min. Дать графическую интерпретацию результатов, использовать ППП для решения статистических задач сделать выводы.

К исходным данным добавим ещё одну пару значений х,у, связанную с порядковым номером по журналу и количеством студентов в группе, по формулам:

x8=xmin +((xmax-xmin)/Nсум)*Ni

y8=ymin+((ymax-ymin)/Nсум)*Ni

где, Ni –порядковый номер по журналу, Nсум- количество студентов в группе, min, max – минимальная и максимальная величины х и у по таблице 2.1.

после этого составляем таблицу 2.2 и рассчитываем все параметры для решения системы уравнений:

na+b∑x =∑y (4)

a∑x+b∑(x^2) =∑(xy)

Рассчитываем коэффициенты линейного уравнения парной регрессии:

σx^2= (x^2)cp = (xcp)^2

b= (cp(y*x) –cp(y)*cp(x))/(σx^2) (5)

a= cp (y) –b*cp(x)

Таблица 2.2.Линейная регрессия y=a+bx

n	y	x	yx	x²	y²	y^x	y-y^x
1	68,80	45,10	3102,88	2034,01	4733,44	61,65	7,15
2	61,20	59,00	3610,80	3481,00	3745,44	56,88	4,32
3	59,90	57,20	3426,28	3271,84	3588,01	57,49	2,41
4	56,70	61,80	3504,06	3819,24	3214,89	55,92	0,78
5	55,00	58,80	3234,00	3457,44	3025,00	56,95	-1,95
6	54,30	47,20	2562,96	2227,84	2948,49	60,93	-6,63
7	49,30	55,20	2721,36	3047,04	2430,49	58,18	-8,88
8	61,00	55,12	3362,32	3038,21	3721,00	58,21	2,79
итого	466,20	439,42	25524,66	24376,62	27406,76	x	0
среднее значение	58,28	54,93	3190,58	3047,08	3425,85	x	x
σ²	29,87	30,05	х	х	х	х	х
σ	5,47	5,48	х	х	х	х	х

Коэффициенты линейного уравнения парной регрессии можно определить из двух систем уравнений с двумя переменными(4):

8a+439.42b=466.2

439.4a+24376.62 b=25524.66

В результате вычислений получаем значения коэффициентов:

b=-0.34 ,a=77.14

Получено уравнение парной регрессии для описания расходов на покупки товаров от средней зарплаты одного члена семьи

y^=77.14-0.34*x

Это уравнение показывает , что с увеличением среднедневной заработной платы на 1 руб. для расходов на покупку продовольственных товаров снижается на 34 коп.

Надежность полученных результатов оцениваем по ряду коэффициентов (корреляции, детерминации) и критерию Фишера, определяем среднюю ошибку аппроксимации.

Таблица 2.3

коэффициент корреляции	коэффициент корреляции показывает , что связь между х и у умеренная, обратная
rxy=-0,344	rxy=b*(σx/σy)
коэффициент детерминации	вариация результата на 11,9% объясняется ариацией фактора х
r²xy=0,119	r²=(-0,344)²=0,119
-1≤xy≤1 0≤r²xy≤1	полученное уравнение регрессии описывает исх. Параметры (х,у) с точностью 11,9%. Влияние прочих факторов оценивается в 88,9%
критерий Фишера	Подставляя в уравнение регрессии фактические значения х, определяем расчетные значения у^х
Fфакт. =0,81 Fтабл. =5,99
	найдем еличину средней ошибки аппроксимации
Fфакт. =(r²/1-r²)*(n-2)	A=1/n(Ai)=1/n (|y-y^x|/y*100%)=(61,19/8)*100%=7,65%
	в среднем расчетные значения отклоняются от фактических на 7,65%

Коэффициент Фишера показывает, что это уравнение не имеет экономического смысла, так как Fфакт.< Fтабл.

Полученное значение Fфакт. Указывает на необходимость принять нулевую гипотезу о случайной природу выявленной зависимости и статистической незначимости параметров уравнения и показателей тесноты связи.

Графическое представление полученных результатов показано на рис. 2.1.

Рис.2.1

Из рисунка 2.1. видно, что исходные статистические данные достаточно разборосаны, т.е. явной закономерности не прослеживается.

Результаты вычислений по исходным данным, представлены в таблице 2.1 , полностью совпадают с уже полученным уравнением регрессии.

Таблица 2.4

-0,34337	77,13555
0,382134	21,09393
0,118608	5,924707
0,807417	6
8,34207	210,6129

Выводы:

1.  Решена задача парной регрессии методом наименьших квадратов.

2.  Низкая достоверность результатов объясняется рядом причин:

- собрано малое количество статистических данных, выбраны случайные районы за небольшой отрезок времени;

- в учебных целях добавлены случайные точки, зависящие от порядкового номера студента и числа студентов в группе;

- расходы на покупку продовольственных товаров в общих расходах зависят от ряда факторов: количества членов семьи, иждивенцев, налогов и др., т.е. реально существует более сложная зависимость, чем парная регрессия от ряда экономических факторов.