ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ И НАУКЕ   РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОУ ВПО

Всероссийский Заочный  Финансово- Экономический Институт

Факультет:                                             Финансово-Кредитный

Кафедра:       экономико-математических методов и моделей

Контрольная работа

По предмету: Эконометрика

Вариант 9

Серпухов 2007

Задача 1.

По предприятиям легкой промышленности региона получена информация, характеризующая зависимость объема выпуска продукции (Y, млн руб) от объема капитальных вложений (Х, млн руб).

Х

У

26

43

18

28

33

51

42

62

41

63

44

67

15

26

27

43

41

61

19

33

Требуется:

  1. Найти параметры уравнения линейной регрессии, дать экономическую интерпретацию коэффициента регрессии.
  2. Вычислить остатки;  найти остаточную сумму квадратов; оценить дисперсию остатков ; построить график остатков.
  3. Проверить выполнение предпосылок МНК.
  4. Осуществить проверку значимости параметров уравнения регрессии с помощью t-критерия Стьюдента (а =0,05).
  5. Вычислить коэффициент детерминации, проверить значимость уравнения с помощью F- критерия Фишера (а = 0,05), найти среднюю относительную ошибку аппроксимации. Сделать вывод о качестве модели.
  6. Осуществить прогнозирование среднего значения показателя Y при уровне значимости а = 0,1, если прогнозное значение фактора Х составит 80% от его максимального значения.
  7. Представить графически: фактические и модельные значения Y, точки прогноза.
  8. Составить уравнения нелинейной регрессии:

-     гиперболической;

-     степенной;

-     показательной.

      Привести графики построенных уравнений регрессии.

  1. Для указанных    моделей    найти    коэффициенты    детерминации    и        средние  

относительные  ошибки аппроксимации. Сравнить модели по этим характеристикам и сделать вывод.

            

  Решение

  Воспользуемся инструментом Регрессия в EXCEL.

Получим следующие данные:

                                              Табл 1

ВЫВОД ИТОГОВ

 

 

Регрессионная статистика

 

Множественный R

0,997256

 

R-квадрат

0,994519

 

Нормированный R-квадрат

0,993737

 

Стандартная ошибка

1,280281

 

Наблюдения

9

 

                                                              

Табл 2

 

  Дисперсионный анализ

 

df

SS

MS

F

Значимость F

Регрессия

1

2082,082

2082,082

1270,243

3,55E-09

Остаток

7

11,47384

1,63912

Итого

8

2093,556

 

 

 

                                                                                                                         Табл 3

 

Коэффициенты

Стандартная ошибка

t-статистика

P-Значение

Нижние 95%

Y-пересечение

5,00309

1,285545

3,891806

0,005961

1,96326

26

1,389186

0,038978

35,64048

3,55E-09

1,297019

Верхние 95%

Нижние 95,0%

Верхние 95,0%

8,042919

1,96326

8,042919

1,481354

1,297019

1,481354

 

Уравнение  линейной регрессии имеет вид: у =а +b*х

Параметры линейного уравнения возьмем из табл 3 (столбец коэффициенты):

а =5,00309

b =  1,389186

Получим уравнение:

У =5,00309+1,389186*Х

Коэффициент регрессии, исходя из данных табл 2 равен 1 и больше 0, следовательно переменные х и у положительно коррелированны. И показывает, что на изменение параметра х на 1 параметр у  тоже изменится  на 1.

Коэффициент детерминации показывает долю вариации результативного признака под воздействием изучаемых факторов. Следовательно, около 99% вариации зависимой переменной учтено в модели и обусловлено влиянием учтенных факторов.

  Коэффициент множественной корреляции R исходя из данных табл 2:

0,994519

  

Он показывает тесноту связи зависимой переменной Y от факторной переменной Х:

Вариация результата у (объема выпуска продукции) на 99,73% объясняется вариацией фактора х (объемом капиталовложений).

                                                           табл 4

ВЫВОД ОСТАТКА

Наблюдение

Предсказанное 43

Остатки

1

30,00844

-2,00844

2

50,84624

0,153759

3

63,34892

-1,34892

4

61,95973

1,040268

5

66,12729

0,872709

6

25,84089

0,159114

7

42,51112

0,488877

8

61,95973

-0,95973

9

31,39763

1,602369

                                                                                        Рис 1

 Остаточная сумма квадратов равна 11,47384

     Проверка значимости параметров уравнения регрессии с помощью t-критерия Стьюдента.

= 3,891806

= 35,64048

Табличное значение t-критерия при 5%-ном уровне значимости составляет  2,262157. Так как t расчетное >tтабличного, то коэффициенты  и  существенны (значимы).

     Проверка  значимости параметров уравнения регрессии с помощью F-критерия Фишера.

Табличное значение F-критерия составляет 5,59.

Поскольку Fрасчетное > Fтабличного уравнение регрессии следует признать адекватным.

Стандартная ошибка  1,285545 (исходя из данных табл 3).

В среднем расчетные значения для степенной модели отличаются от фактических  значений на 1,28 %.

    Прогноз.

У =5,00309+1,389186*Х

Х максимальное = 44, прогнозное значение фактора Х составит 80 %  от Х  мах. 

Прогнозное значение Х составит 44*0,8 = 35,2

Прогнозное значение У = 5,00309 + 1,289186* 35,2  = 50,38

Ширина доверительного интервала рассчитывается по формулам:

 

Коэффициент Стьюдента для m = n – 2 = 9  уровень значимости 0,1 равен 2,08.

                               

                                    Таблица прогнозов (р =90%)

Упреждение

Нижняя гр-ца

Прогноз

Верхняя гр-ца

1

32,31

35,2

38,09

 Гиперболическая модель

 

 

х

у

Х

уХ

Х кв

у-у ср

(у-у ср)кв

у расч

1

26

43

0,038462

1,653846

0,001479

-4,7

22,09

46,87758

2

18

28

0,055556

1,555556

0,003086

-19,7

388,09

30,6165

3

33

51

0,030303

1,545455

0,000918

3,3

10,89

54,63855

4

42

62

0,02381

1,47619

0,000567

14,3

204,49

60,81564

5

41

63

0,02439

1,536585

0,000595

15,3

234,09

60,26322

6

44

67

0,022727

1,522727

0,000517

19,3

372,49

61,84516

7

15

26

0,066667

1,733333

0,004444

-21,7

470,89

20,0468

8

27

43

0,037037

1,592593

0,001372

-4,7

22,09

48,23267

9

41

61

0,02439

1,487805

0,000595

13,3

176,89

60,26322

10

19

33

0,052632

1,736842

0,00277

-14,7

216,09

33,398

сумма

306

477

0,375973

15,84093

0,016343

 

2118,1

476,9973

ср. знач.

30,6

47,7

0,037597

1,584093

0,001634

 

 

 

Е

Е кв

|Ei/y|*100%

-3,87758

15,0356

-0,09018

-2,6165

6,846072

-0,09345

-3,63855

13,23901

-0,07134

1,184357

1,402702

0,019103

2,73678

7,489967

0,043441

5,154841

26,57238

0,076938

5,9532

35,44059

0,228969

-5,23267

27,3808

-0,12169

0,73678

0,542845

0,012078

-0,398

0,158404

-0,01206

0,00267

134,1084

-0,00819

 

 

-0,00082

Уравнение гиперболической функции  имеет вид: ŷ = a + b/x

Произведем линеаризацию модели путем замены Х = 1/х

Тогда уравнение примет вид: ŷ = a + bХ- линейное уравнение регрессии.

Значение параметров а и b линейной модели определим по формулам:

 

Получим следующее уравнение гиперболический модели:

У=83,465 – 951,273/х

Определим индекс корреляции:

                        

Индекс детерминации:

          = 0,9678*0,9678=0,9366

Вариация результата Y (объема выпуска продукции) на 93,66% объясняется вариацией фактора Х (объема капитальных вложений).

Рассчитаем F-критерий Фишера:

118,18

F табл = 5,59

F > F табл для для  = 0,05; k1 = m = 1, k2 = n - m = 7

Уравнение регрессии в вероятностью 0,95 в целом статистически значимое, т. к.

Средняя относительная ошибка:

1.                                                                                      0,82%

В среднем расчетные значения у для гиперболической модели отличается от фактической на 0,82%

                 Гиперболическая модель

Степенная модель

 

факт (у)

lg (y)

факт (х)1

lg (x)

YX

X в кв.

у расч

1

43

1,633468

26

1,414973

2,311314

2,00215

41,60273

2

28

1,447158

18

1,255273

1,816578

1,575709

30,1179

3

51

1,70757

33

1,518514

2,592969

2,305885

51,29585

4

62

1,792392

42

1,623249

2,909499

2,634938

63,40043

5

63

1,799341

41

1,612784

2,901947

2,601072

62,07237

6

67

1,826075

44

1,643453

3,001068

2,700937

66,04515

7

26

1,414973

15

1,176091

1,664138

1,383191

25,66043

8

43

1,633468

27

1,431364

2,338088

2,048802

43,00518

9

61

1,78533

41

1,612784

2,879351

2,601072

62,07237

10

33

1,518514

19

1,278754

1,941805

1,635211

31,58296

сумма

477

16,55829

306

14,56724

24,35676

21,48897

476,8554

ср. знач.

47,7

1,655829

30,6

1,456724

2,435676

2,148897

47,68554

Е

Е в кв

у-у ср

(у -у ср) кв

(у-у расч)/у

|Ei/y|*100%

1,397271

1,952367

1,397271

1,952367

0,032495

0,032495

-2,1179

4,485483

-2,1179

4,485483

-0,07564

-0,07564

-0,29585

0,087527

-0,29585

0,087527

-0,0058

-0,0058

-1,40043

1,961216

-1,40043

1,961216

-0,02259

-0,02259

0,927627

0,860492

0,927627

0,860492

0,014724

0,014724

0,954854

0,911745

0,954854

0,911745

0,014252

0,014252

0,339572

0,115309

0,339572

0,115309

0,01306

0,01306

-0,00518

2,69E-05

-0,00518

2,69E-05

-0,00012

-0,00012

-1,07237

1,149984

-1,07237

1,149984

-0,01758

-0,01758

1,417044

2,008015

1,417044

2,008015

0,042941

0,042941

0,144632

13,53216

0,144632

13,53216

-0,00426

-0,00426

 

 

 

 

 

-0,00043

Уравнение будет иметь вид:

Y = 0,3760677 + 0,8785201*X

Перейдем к исходным переменным х и у, выполнив потенцирование данного уравнения:

Получим уравнение степенной модели регрессии:

 = 2,377211 *

                                    

                                 Степенная модель

Определим индекс корреляции:

 

 

Связь между показателем у и фактором х сильная.

 

              = 0,936

Вариация результата Y (объема выпуска продукции) на 93,6% объясняется вариацией фактора Х (объема капитальных вложений).

Рассчитаем F-критерий Фишера:

F табл = 5,59

F > F табл для для  = 0,05; k1 = m = 1, k2 = n - m = 7

Уравнение регрессии в вероятностью 0,95 в целом статистически значимое, т. к.

Средняя относительная ошибка:

 

                                                                              1/10*0,00426*100 =0 ,0426

В среднем расчетные значения для степенной модели отличаются от фактических  значений на 4,26%

Показательная модель

y

Y

x

Yx

x2

Y-Yср

(Y-Yср)кв

43

1,6335

26

42,47

676

0,0

0,00

28

1,4472

18

26,05

324

-0,2

0,04

51

1,7076

33

56,35

1089

0,1

0,00

62

1,7924

42

75,28

1764

0,1

0,02

63

1,7993

41

73,77

1681

0,1

0,02

67

1,8261

44

80,35

1936

0,2

0,03

26

1,4150

15

21,22

225

-0,2

0,06

43

1,6335

27

44,10

729

0,0

0,00

61

1,7853

41

73,20

1681

0,1

0,02

33

1,5185

19

28,85

361

-0,1

0,02

477

16,5583

306

521,65

10466

0,0

0,21

47,7

1,655828928

30,6

52,16480816

1046,6

 

 

х-х ср

(х-х ср)кв

ŷ

у-у расч

(у-у расч)кв

|Ei/y|*100%

-4,6

21,16

39,2234

3,776605

14,26274

2,312016

-12,6

158,76

30,54328

-2,54328

6,468279

-1,75743

2,4

5,76

48,8198

2,1802

4,753274

1,276785

11,4

129,96

64,68509

-2,68509

7,209698

-1,49805

10,4

108,16

62,69393

0,306071

0,09368

0,170102

13,4

179,56

68,85913

-1,85913

3,456374

-1,0181

-15,6

243,36

27,80863

-1,80863

3,271151

-1,27821

-3,6

12,96

40,46913

2,53087

6,405302

1,549384

10,4

108,16

62,69393

-1,69393

2,869395

-0,9488

-11,6

134,56

31,51334

1,486664

2,210171

0,979026

 

1102,4

477,309652

-0,30965

51,00006

-0,21328

 

 

47,7309652

 

 

 

Уравнение показательной кривой имеет вид: ŷ = a * bx

Для построения этой модели необходимо произвести линеаризацию переменных. Для этого произведем логарифмирование обеих частей уравнения: lg ŷ = lg a + x lg b

Обозначим Y = lg ŷ; A = lg a; B = lg b

Тогда уравнение примет вид: Y = A + Bx - линейное уравнение регрессии.

Значение параметров А и B линейной модели определим по формулам:

 

А=1,65583 + 0,01358*30,6 =1,24025

Уравнение будет иметь вид:

Y =1,24025 – 0,01358*х

Перейдем к исходным переменным х  и у, выполнив потенцирование данного уравнения:

=

Определим индекс корреляции:

 

=0,76

Вариация результата Y (объема выпуска продукции) на 76% объясняется вариацией фактора Х (объема капитальных вложений).

Рассчитаем F-критерий Фишера:

25,33

F табл = 5,59

F > F табл для для  = 0,05; k1 = m = 1, k2 = n - m = 7

Уравнение регрессии в вероятностью 0,95 в целом статистически значимое, т. к.

Средняя относительная ошибка:

 

1

                                                                                         2,4%

В среднем расчетные значения у для степенной модели отличается от фактической на 2,4%

             Показательная модель

  

 Построим сводную таблицу:

Модель

Коэффициент детерминации

F-критерий Фишера

Индекс корреляции

Средняя относительная ошибка

Степенная

0,936

117

0,9675

0,00043

Показательная

0,76

25,33

0,87

0,21328

Гиперболическая

0,93366

118,18

0,9678

0,00082

Все модели за исключением показательной имеют примерно одинаковые характеристики, но наибольшее значение F-критерия Фишера и большее значение коэффициента детерминации имеет гиперболическая модель. Ее можно взять в качестве лучшей для построения прогноза.

Задача 2а и 2б

   Даны по две СФМ, которые заданы в виде матриц коэффициентов модели. Необходимо записать системы одновременных уравнений и проверить обе системы  на идентифицируемость.

Задача 2а

1

- 1

0

0

2

0

-1

0

3

0

-1

0

 = - +  + + +

= - + +  +  +

=  -  +  +  +

  Модель имеет три эндогенные (, , ) и четыре экзогенные  (, , , ) переменные. Проверим каждое уравнение системы на необходимое (Н) и достаточное (Д) условия идентификации.

  Необходимое условие – выполнение счетного правила:

Д +1 = Н – уравнение идентифицируемо;

Д + 1 < Н – уравнение неидентифицируемо;

Д + 1 >Н – уравнение сверхидентифицируемо,

 Где Н число эндогенных переменных в уравнении, Д – число, предопределенных переменных, отсутствующих в уравнении, но присутствующих в системе.

Достаточное  условие -  определитель матрицы, составленной из коэффициентов при переменных, отсутствующем уравнении, не равен нулю, и ранг этой матрицы не менее числа эндогенных переменных системы без единицы.

     1 уравнение:

Н:  эндогенных переменных 2  (, ),

     Отсутствующих экзогенных 1  ().

2 = 1 + 1 , следовательно, уравнение точно идентифицируемо.

Д: в первом уравнении отсутствуют  (, ), построим матрицу коэффициентов при них в других уравнениях системы.

уравнение

2

3

- 1

0

построим матрицу коэффициентов при них в других уравнениях системы.

А = *0 – (-1)*  0,

Ранг матрицы = 2, следовательно, дополнительное условие идентификации выполнено.

Следовательно, первое уравнение идентифицируемо.

2 уравнение:

Н:  эндогенных переменных 2  (, ),

     Отсутствующих экзогенных 1  ().

2 = 1 + 1 , следовательно, уравнение точно идентифицируемо.

Д: в первом уравнении отсутствуют  (, ),  построим матрицу коэффициентов при них в других уравнениях системы.

уравнение

1

-1

3

-0

А = -  - 0*0,

Ранг матрицы = 2, следовательно, дополнительное условие идентификации выполнено.

Следовательно, второе уравнение идентифицируемо.

3 уравнение:

Н:  эндогенных переменных 2  (,),

     Отсутствующих экзогенных 1  ().

2 = 1 + 1 , следовательно, уравнение точно идентифицируемо.

Д: в первом уравнении отсутствуют  (, ), построим матрицу коэффициентов при них в других уравнениях системы.

уравнение

1

-1

0

2

0

А = - - 0*0 0,

Ранг матрицы = 2, следовательно, выполняется условие идентификации выполнено.

Следовательно, третье  уравнение идентифицируемо

Исследуемая система точно идентифицируема.

Задача 2б

1

- 1

0

0

2

-1

0

0

3

-1

0

0

 = - +  + + + 

= - +  +  +

= +  -  +  +

     1 уравнение :

Н:  эндогенных переменных 3 (, ),

     Отсутствующих экзогенных 2  (, ).

3 = 2 + 1 , следовательно, уравнение точно идентифицируемо.

Д: в первом уравнении отсутствуют  (, ), построим матрицу коэффициентов при них в других уравнениях системы.

уравнение

2

3

 

А = * - * 0,

Ранг матрицы = 2, следовательно, выполняется условие идентификации выполнено.

Следовательно, первое уравнение идентифицируемо.

2 уравнение:

Н:  эндогенных переменных 3 (, ),

     Отсутствующих экзогенных 2  (,).

3 = 2 + 1 , следовательно, уравнение точно идентифицируемо.

Д: в первом уравнении отсутствуют  и  построим матрицу коэффициентов при них в других уравнениях системы.

уравнение

1

3

0

0

А = *0-*0 = 0,

Ранг матрицы = 2, следовательно, дополнительное условие идентификации не  выполнено.

Следовательно, второе уравнение  не идентифицируемо.

3 уравнение:

Н:  эндогенных переменных 3 (, ),

     Отсутствующих экзогенных 2  (,).

3 = 2 + 1 , следовательно, уравнение точно идентифицируемо.

Д: в первом уравнении отсутствуют  и  построим матрицу коэффициентов при них в других уравнениях системы.

уравнение

1

2

0

0

А = *0-*0 = 0,

Ранг матрицы = 2, следовательно, выполняется условие идентификации не  выполнено.

Следовательно, третье  уравнение  не идентифицируемо.

Исследуемая система не идентифицируема.

    Задача 2в

     По данным таблицы, используя метод наименьших квадратов. Построить структурную форму модели вида:

 =  +  + +,

 =  + +  +.

                                                                Табл 1

 

у1

у2

х1

х2

1

25,1

21,8

8

7

2

41,7

33,8

10

14

3

12,5

12,5

7

1

4

25,9

23,4

7

8

5

41,7

36

5

17

6

9,4

11,4

2

2

      Решение

     Структурную модель преобразуем в приведенную форму модели:

 =  +  + ;

 =  +  + ,

Где   и  - случайные ошибки.

     Для каждого уравнения приведенной формы при расчете коэффициентов d модно применить МНК.

     Для упрощения расчетов можно работать с отклонениями от средних уровней   у = у – у ср, х = х – х ср. Преобразованные таким образом данные табл 1 сведены в табл 2. Здесь же показаны промежуточные расчеты, необходимые для определения коэффициентов d.

                                                                                                                                 Табл 2

 

у1

у2

х1

х2

у1*х1

х1 в кв

х1*х2

у1*х2

1

-0,95

-1,35

1,5

-1,17

-1,425

2,25

-1,755

1,1115

2

15,65

10,65

3,5

5,83

54,775

12,25

20,405

91,2395

3

-13,55

-10,65

0,5

-7,16

-6,775

0,25

-3,58

97,018

4

-0,15

0,25

0,5

-0,17

-0,075

0,25

-0,085

0,0255

5

15,65

12,85

-1,5

8,84

-23,475

2,25

-13,26

138,346

6

-16,65

-11,75

-4,5

-6,17

74,925

20,25

27,765

102,7305

сумма

0

0

0

0

97,95

37,5

29,49

430,471

у2*х1

у2*х2

х2 в кв

-2,025

1,5795

1,3689

37,275

62,0895

33,9889

-5,325

76,254

51,2656

0,125

-0,0425

0,0289

-19,275

113,594

78,1456

52,875

72,4975

38,0689

63,65

325,972

202,8668

   Для нахождения коэффициентов d первого приведенного уравнения можно использовать следующую систему нормальных уравнений:

 ;

.

  Подставляя рассчитанные в табл 2 значения сумм, получим:

 97,5 = *37,5 + *29,49,

430,471 =  *29,49 + *202,8668.

Решение этих уравнений дает значения   = 4,16 и  = - 1,9685.

Первое уравнение приведенной формы модели примет вид:

 = 4,16 - 1,9685 +

   Для нахождения коэффициентов d второго приведенного уравнения можно использовать следующую систему нормальных уравнений:

;

  Подставляя рассчитанные в табл 2 значения сумм, получим:

63,65 = *37,5 + *29,49,

325,972 = *29,49 + *202,8668.

Решение этих уравнений дает значения   = 0,489 и  = 1,536.

Второе уравнение приведенной формы модели примет вид:

 = 0,489 + 1,536 +

  Для перехода от приведенной формы к структурной форме модели найдем  из второго уравнения приведенной модели:

 = (-0,489)/1,536.

  Подставим это выражение в первое уравнение приведенной модели, найдем   структурное уравнение:

 = 4,16- 1,9685(-0,489)/1,536 = 4,786 - 1,28.

Получим:  = -1,28;  = 4,786.

 Найдем  из первого уравнения приведенной формы модели:

 = ( + 1,9665)/4,16.

  Подставим это выражение во второе уравнение приведенной модели, найдем   структурное уравнение:

 = 0,489( + 1,9665)/4,16 + 1,536 = 0,115 + 1,763.

Получим:   = 0,115,  = 1,763

Сводные члены структурной формы находим из уравнений:

 = ср - ср - ср = 26,05 – (- 1,28)*23,15 – 4,786*6,5 = 26,05 + 29,632 – 31,109 = 24,573

 = ср - ср - ср = 23,15 – 0,115*26,05 -1,763 *8,17 = 23,15 – 2,996 – 14,404 = 5,75

Окончательный вид структурной модели:

 =  +  + + = 24,573 – 1,28 +  4,786+

 =  + +  + = 5,75 + 0,115 +1,763 +