D.3. Системы эконометрических уравнений
Рассмотрим пример. Изучается модель вида

где – расходы на потребление в период , – совокупный доход в период , – инвестиции в период , – процентная ставка в период , – денежная масса в период , – государственные расходы в период , – расходы на потребление в период , инвестиции в период . Первое уравнение – функция потребления, второе уравнение – функция инвестиций, третье уравнение – функция денежного рынка, четвертое уравнение – тождество дохода.
Модель представляет собой систему одновременных уравнений. Проверим каждое ее уравнение на идентификацию.
Модель включает четыре эндогенные переменные и четыре предопределенные переменные (две экзогенные переменные – и и две лаговые переменные – и ).
Проверим необходимое условие идентификации для каждого из уравнений модели.
Первое уравнение: . Это уравнение содержит две эндогенные переменные и и одну предопределенную переменную . Таким образом, , а , т.е. выполняется условие . Уравнение сверхидентифицируемо.
Второе уравнение: . Оно включает две эндогенные переменные и и одну экзогенную переменную . Выполняется условие . Уравнение сверхидентифицируемо.
Третье уравнение: . Оно включает две эндогенные переменные и и одну экзогенную переменную . Выполняется условие . Уравнение сверхидентифицируемо.
Четвертое уравнение: . Оно представляет собой тождество, параметры которого известны. Необходимости в идентификации нет.
Проверим для каждого уравнения достаточное условие идентификации. Для этого составим матрицу коэффициентов при переменных модели.
|
|
|
|
|
|
|
|
| I уравнение
| –1
|
|
|
|
|
|
|
| II уравнение
|
| –1
|
|
|
|
|
|
| III уравнение
|
|
| –1
|
|
|
|
|
| Тождество
|
|
|
| –1
|
|
|
|
| В соответствии с достаточным условием идентификации ранг матрицы коэффициентов при переменных, не входящих в исследуемое уравнение, должен быть равен числу эндогенных переменных модели без одного.
Первое уравнение. Матрица коэффициентов при переменных, не входящих в уравнение, имеет вид
|
|
|
|
|
| II уравнение
| –1
|
|
|
|
| III уравнение
|
| –1
|
|
|
| Тождество
|
|
|
|
|
| Ранг данной матрицы равен трем, так как определитель квадратной подматрицы не равен нулю:
.
Достаточное условие идентификации для данного уравнения выполняется.
Второе уравнение. Матрица коэффициентов при переменных, не входящих в уравнение, имеет вид
|
|
|
|
|
| I уравнение
| –1
|
|
|
|
| III уравнение
|
|
|
|
|
| Тождество
|
| –1
|
|
|
| Ранг данной матрицы равен трем, так как определитель квадратной подматрицы не равен нулю:
.
Достаточное условие идентификации для данного уравнения выполняется.
Третье уравнение. Матрица коэффициентов при переменных, не входящих в уравнение, имеет вид
|
|
|
|
|
| I уравнение
| –1
|
|
|
|
| II уравнение
|
| –1
|
|
|
| Тождество
|
|
|
|
|
| Ранг данной матрицы равен трем, так как определитель квадратной подматрицы не равен нулю:
.
Достаточное условие идентификации для данного уравнения выполняется.
Таким образом, все уравнения модели сверхидентифицируемы. Приведенная форма модели в общем виде будет выглядеть следующим образом:

Варианты индивидуальных заданий
Даны системы эконометрических уравнений.
Требуется
1. Применив необходимое и достаточное условие идентификации, определите, идентифицируемо ли каждое из уравнений модели.
2. Определите метод оценки параметров модели.
3. Запишите в общем виде приведенную форму модели.
Вариант 1
Модель протекционизма Сальватора (упрощенная версия):

где – доля импорта в ВВП; – общее число прошений об освобождении от таможенных пошлин; – число удовлетворенных прошений об освобождении от таможенных пошлин; – фиктивная переменная, равная 1 для тех лет, в которые курс доллара на международных валютных рынках был искусственно завышен, и 0 – для всех остальных лет; – реальный ВВП; – реальный объем чистого экспорта; – текущий период; – предыдущий период.
Вариант 2
Макроэкономическая модель (упрощенная версия модели Клейна):

где – потребление; – инвестиции; – доход; – налоги; – запас капитала; – текущий период; – предыдущий период.
Вариант 3
Макроэкономическая модель экономики США (одна из версий):

где – потребление; – ВВП; – инвестиции; – процентная ставка; – денежная масса; – государственные расходы; – текущий период; – предыдущий период.
Вариант 4
Модель Кейнса (одна из версий):

где – потребление; – ВВП; – валовые инвестиции; – государственные расходы; – текущий период; – предыдущий период.
Вариант 5
Модель денежного и товарного рынков:

где – процентные ставки; – реальный ВВП; – денежная масса; – внутренние инвестиции; – реальные государственные расходы.
Вариант 6
Модифицированная модель Кейнса:

где – потребление; – доход; – инвестиции; – государственные расходы; – текущий период; – предыдущий период.
Вариант 7
Макроэкономическая модель:

где – расходы на потребление; – чистый национальный продукт; – чистый национальный доход; – инвестиции; – косвенные налоги; – государственные расходы; – текущий период; – предыдущий период.
Вариант 8
Гипотетическая модель экономики:

где – совокупное потребление в период ; – совокупный доход в период ; – инвестиции в период ; – налоги в период ; – государственные доходы в период .
Вариант 9
Модель денежного рынка:

где – процентные ставки; – ВВП; – денежная масса; – внутренние инвестиции.
Вариант 10
Конъюнктурная модель имеет вид:

где – расходы на потребление; – ВВП; – инвестиции; – процентная ставка; – денежная масса; – государственные расходы; – текущий период; – предыдущий период.
D.4. Временные ряды
Рассмотрим пример. Пусть имеются некоторые условные данные об общем количестве правонарушений на таможне одного из субъектов РФ (например, Республики Татарстан).
Таблица 4.1
Год
| Квартал
|
| Количество возбужденных дел,
|
| I
|
|
| II
|
|
| III
|
|
| IV
|
|
|
| I
|
|
| II
|
|
| III
|
|
| IV
|
|
|
| I
|
|
| II
|
|
| III
|
|
| IV
|
|
|
| I
|
|
| II
|
|
| III
|
|
| IV
|
|
| Построим поле корреляции:

Рис. 4.4.
Уже исходя из графика видно, что значения образуют пилообразную фигуру. Рассчитаем несколько последовательных коэффициентов автокорреляции. Для этого составляем первую вспомогательную таблицу.
Таблица 4.2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| –
| –
| –
| –
| –
| –
|
|
|
| -328, 33
| -288, 13
| 94601, 72
| 107800, 59
| 83018, 90
|
|
|
| 169, 67
| -292, 13
| -49565, 70
| 28787, 91
| 85339, 94
|
|
|
| 315, 67
| 205, 87
| 64986, 98
| 99647, 55
| 42382, 46
|
|
|
| -342, 33
| 351, 87
| -120455, 66
| 117189, 83
| 123812, 50
|
|
|
| -228, 33
| -306, 13
| 69898, 66
| 52134, 59
| 93715, 58
|
|
|
| 292, 67
| -192, 13
| -56230, 69
| 85655, 73
| 36913, 94
|
|
|
| 320, 67
| 328, 87
| 105458, 74
| 102829, 25
| 108155, 48
|
|
|
| -309, 33
| 356, 87
| -110390, 60
| 95685, 05
| 127356, 20
|
|
|
| -344, 33
| -273, 13
| 94046, 85
| 118563, 15
| 74600, 00
|
|
|
| 292, 67
| -308, 13
| -90180, 41
| 85655, 73
| 94944, 10
|
|
|
| 205, 67
| 328, 87
| 67638, 69
| 42300, 15
| 108155, 48
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| -238, 33
| 241, 87
| -57644, 88
| 56801, 19
| 58501, 10
|
|
|
| -245, 33
| -202, 13
| 49588, 55
| 60186, 81
| 40856, 54
|
|
|
| 220, 67
| -209, 13
| -46148, 72
| 48695, 25
| 43735, 36
|
|
|
| 227, 67
| 256, 87
| 58481, 59
| 51833, 63
| 65982, 20
| Сумма
|
|
| 9, 05
| 0, 05
| 74085, 16
| 1153766, 39
| 1187469, 73
| Среднее значение
| 699, 33
| 663, 13
| –
| –
| –
| –
| –
| Следует заметить, что среднее значение получается путем деления не на 16, а на 15, т.к. у нас теперь на одно наблюдение меньше.
Теперь вычисляем коэффициент автокорреляции первого порядка по формуле
(4.1)
где

.
Составляем вспомогательную таблицу для расчета коэффициента автокорреляции второго порядка.
Таблица 4.3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| –
| –
| –
| –
| –
| –
|
|
| –
| –
| –
| –
| –
| –
|
|
|
| 145, 57
| -269, 79
| -39273, 33
| 21190, 62
| 72786, 64
|
|
|
| 291, 57
| -273, 79
| -79828, 95
| 85013, 06
| 74960, 96
|
|
|
| -366, 43
| 224, 21
| -82157, 27
| 134270, 94
| 50270, 12
|
|
|
| -252, 43
| 370, 21
| -93452, 11
| 63720, 90
| 137055, 44
|
|
|
| 268, 57
| -287, 79
| -77291, 76
| 72129, 84
| 82823, 08
|
|
|
| 296, 57
| -173, 79
| -51540, 90
| 87953, 76
| 30202, 96
|
|
|
| -333, 43
| 347, 21
| -115770, 23
| 111175, 56
| 120554, 78
|
|
|
| -368, 43
| 375, 21
| -138238, 62
| 135740, 66
| 140782, 54
|
|
|
| 268, 57
| -254, 79
| -68428, 95
| 72129, 84
| 64917, 94
|
|
|
| 181, 57
| -289, 79
| -52617, 17
| 32967, 66
| 83978, 24
|
|
|
| -262, 43
| 347, 21
| -91118, 32
| 68869, 50
| 120554, 78
|
|
|
| -269, 43
| 260, 21
| -70108, 38
| 72592, 52
| 67709, 24
|
|
|
| 196, 57
| -183, 79
| -36127, 60
| 38639, 76
| 33778, 76
|
|
|
| 203, 57
| -190, 79
| -38839, 12
| 41440, 74
| 36400, 82
| Сумма
|
|
| -0, 02
| -0, 06
| -1034792, 71
| 1037835, 43
| 1116776, 36
| Среднее значение
| 723, 43
| 644, 79
| –
| –
| –
| –
| –
| Следовательно
.
Аналогично находим коэффициенты автокорреляции более высоких порядков, а все полученные значения заносим в сводную таблицу.
Таблица 4.4
Лаг
| Коэффициент автокорреляции уровней
|
| 0, 063294
|
| –0, 961183
|
| –0, 036290
|
| 0, 964735
|
| 0, 050594
|
| –0, 976516
|
| –0, 069444
|
| 0, 964629
|
| 0, 162064
|
| -0, 972918
|
| -0, 065323
|
| 0, 985761
| Коррелограмма:

Рис. 4.5.
Анализ коррелограммы и графика исходных уровней временного ряда позволяет сделать вывод о наличии в изучаемом временном ряде сезонных колебаний периодичностью в четыре квартала.
2. Построение аддитивной модели временного ряда. Обратимся к данным об объеме правонарушений на таможне за четыре года, представленным в табл. 4.1.
Было показано, что данный временной ряд содержит сезонные колебания периодичностью 4, т.к. количество правонарушений в первый-второй кварталы ниже, чем в третий-четвертый. Рассчитаем компоненты аддитивной модели временного ряда.
Шаг 1. Проведем выравнивание исходных уровней ряда методом скользящей средней. Для этого:
1.1. Просуммируем уровни ряда последовательно за каждые четыре квартала со сдвигом на один момент времени и определим условные годовые объемы потребления электроэнергии (гр. 3 табл. 4.5).
1.2. Разделив полученные суммы на 4, найдем скользящие средние (гр. 4 табл. 4.5). Полученные таким образом выровненные значения уже не содержат сезонной компоненты.
1.3. Приведем эти значения в соответствие с фактическими моментами времени, для чего найдем средние значения из двух последовательных скользящих средних – центрированные скользящие средние (гр. 5 табл. 4.5).
Таблица 4.5
№ квартала,
| Количество правонарушений,
| Итого за четыре квартала
| Скользящая средняя за четыре квартала
| Центрированная скользящая средняя
| Оценка сезонной компоненты
|
|
|
|
|
|
|
|
| –
| –
| –
| –
|
|
|
| 657, 5
| –
| –
|
|
|
|
| 655, 25
| 213, 75
|
|
|
|
| 665, 5
| 349, 5
|
|
|
| 708, 75
| 693, 75
| -336, 75
|
|
|
|
| 709, 375
| -238, 375
|
|
|
| 718, 25
| 714, 125
| 277, 875
|
|
|
| 689, 25
| 703, 75
| 316, 25
|
|
|
| 689, 25
| 689, 25
| -299, 25
|
|
|
| 660, 5
| 674, 875
| -319, 875
|
|
|
| 678, 25
| 669, 375
| 322, 625
|
|
|
|
| 690, 625
| 214, 375
|
|
|
|
|
| -233
|
|
|
| 690, 5
| 687, 75
| -233, 75
|
|
| –
| –
| –
| –
|
|
| –
| –
| –
| –
| Шаг 2. Найдем оценки сезонной компоненты как разность между фактическими уровнями ряда и центрированными скользящими средними (гр. 6 табл. 4.5). Используем эти оценки для расчета значений сезонной компоненты (табл. 4.6). Для этого найдем средние за каждый квартал (по всем годам) оценки сезонной компоненты . В моделях с сезонной компонентой обычно предполагается, что сезонные воздействия за период взаимопогашаются. В аддитивной модели это выражается в том, что сумма значений сезонной компоненты по всем кварталам должна быть равна нулю.
Таблица 4.6
Показатели
| Год
| № квартала,
| I
| II
| III
| IV
|
|
| –
| –
| 213, 75
| 349, 5
|
| -336, 75
| -238, 375
| 277, 875
| 316, 25
|
| -299, 25
| -319, 875
| 322, 625
| 214, 375
|
| -233
| -233, 75
| –
| –
| Всего за -й квартал
|
| -869
| -792
| 814, 25
| 880, 125
| Средняя оценка сезонной компоненты для -го квартала,
|
| -289, 667
| -264
| 271, 417
| 293, 375
| Скорректированная сезонная компонента,
|
| -292, 448
| -266, 781
| 268, 636
| 290, 593
| Для данной модели имеем:
.
Корректирующий коэффициент: .
Рассчитываем скорректированные значения сезонной компоненты ( ) и заносим полученные данные в таблицу 4.6.
Проверим равенство нулю суммы значений сезонной компоненты:
.
Шаг 3. Исключим влияние сезонной компоненты, вычитая ее значение из каждого уровня исходного временного ряда. Получим величины (гр. 4 табл. 4.7). Эти значения рассчитываются за каждый момент времени и содержат только тенденцию и случайную компоненту.
Таблица 4.7
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| -292, 448
| 667, 448
| 672, 700
| 380, 252
| -5, 252
| 27, 584
|
|
| -266, 781
| 637, 781
| 673, 624
| 406, 843
| -35, 843
| 1284, 721
|
|
| 268, 636
| 600, 364
| 674, 547
| 943, 183
| -74, 183
| 5503, 117
|
|
| 290, 593
| 724, 407
| 675, 470
| 966, 063
| 48, 937
| 2394, 830
|
|
| -292, 448
| 649, 448
| 676, 394
| 383, 946
| -26, 946
| 726, 087
|
|
| -266, 781
| 737, 781
| 677, 317
| 410, 536
| 60, 464
| 3655, 895
|
|
| 268, 636
| 723, 364
| 678, 240
| 946, 876
| 45, 124
| 2036, 175
|
|
| 290, 593
| 729, 407
| 679, 163
| 969, 756
| 50, 244
| 2524, 460
|
|
| -292, 448
| 682, 448
| 680, 087
| 387, 639
| 2, 361
| 5, 574
|
|
| -266, 781
| 621, 781
| 681, 010
| 414, 229
| -59, 229
| 3508, 074
|
|
| 268, 636
| 723, 364
| 681, 933
| 950, 569
| 41, 431
| 1716, 528
|
|
| 290, 593
| 614, 407
| 682, 857
| 973, 450
| -68, 450
| 4685, 403
|
|
| -292, 448
| 753, 448
| 683, 780
| 391, 332
| 69, 668
| 4853, 630
|
|
| -266, 781
| 720, 781
| 684, 703
| 417, 922
| 36, 078
| 1301, 622
|
|
| 268, 636
| 651, 364
| 685, 627
| 954, 263
| -34, 263
| 1173, 953
|
|
| 290, 593
| 636, 407
| 686, 550
| 977, 143
| -50, 143
| 2514, 320
| Шаг 4. Определим компоненту данной модели. Для этого проведем аналитическое выравнивание ряда ( ) с помощью линейного тренда. Результаты аналитического выравнивания следующие:
.
Подставляя в это уравнение значения , найдем уровни для каждого момента времени (гр. 5 табл. 4.7).
Шаг 5. Найдем значения уровней ряда, полученные по аддитивной модели. Для этого прибавим к уровням значения сезонной компоненты для соответствующих кварталов (гр. 6 табл. 4.7).
На одном графике отложим фактические значения уровней временного ряда и теоретические, полученные по аддитивной модели.

Рис. 4.6.
Для оценки качества построенной модели применим сумму квадратов полученных абсолютных ошибок.
.
Следовательно, можно сказать, что аддитивная модель объясняет 97% общей вариации уровней временного ряда количества правонарушений по кварталам за 4 года.
Шаг 6. Прогнозирование по аддитивной модели. Предположим, что по нашему примеру необходимо дать прогноз об общем объеме правонарушений на I и II кварталы 2003 года. Прогнозное значение уровня временного ряда в аддитивной модели есть сумма трендовой и сезонной компонент. Для определения трендовой компоненты воспользуемся уравнением тренда
.
Получим
;
.
Значения сезонных компонент за соответствующие кварталы равны: и . Таким образом,
;
.
Т.е. в первые два квартала 2003 г. следовало ожидать порядка 395 и 422 правонарушений соответственно.
Построение мультипликативной модели рассмотрим на данных предыдущего примера.
Шаг 1. Методика, применяемая на этом шаге, полностью совпадает с методикой построения аддитивной модели.
Таблица 4.8
№ квартала,
| Количество правонарушений,
| Итого за четыре квартала
| Скользящая средняя за четыре квартала
| Центрированная скользящая средняя
| Оценка сезонной компоненты
|
|
|
|
|
|
|
|
| –
| –
| –
| –
|
|
|
| 657, 5
| –
| –
|
|
|
|
| 655, 25
| 1, 3262
|
|
|
|
| 665, 5
| 1, 5252
|
|
|
| 708, 75
| 693, 75
| 0, 5146
|
|
|
|
| 709, 375
| 0, 6640
|
|
|
| 718, 25
| 714, 125
| 1, 3891
|
|
|
| 689, 25
| 703, 75
| 1, 4494
|
|
|
| 689, 25
| 689, 25
| 0, 5658
|
|
|
| 660, 5
| 674, 875
| 0, 5260
|
|
|
| 678, 25
| 669, 375
| 1, 4820
|
|
|
|
| 690, 625
| 1, 3104
|
|
|
|
|
| 0, 6643
|
|
|
| 690, 5
| 687, 75
| 0, 6601
|
|
| –
| –
| –
| –
|
|
| –
| –
| –
| –
| Шаг 2. Найдем оценки сезонной компоненты как частное от деления фактических уровней ряда на центрированные скользящие средние (гр. 6 табл. 4.8). Эти оценки используются для расчета сезонной компоненты (табл. 4.9). Для этого найдем средние за каждый квартал оценки сезонной компоненты . Так же как и в аддитивной модели считается, что сезонные воздействия за период взаимопогашаются. В мультипликативной модели это выражается в том, что сумма значений сезонной компоненты по всем кварталам должна быть равна числу периодов в цикле. В нашем случае число периодов одного цикла равно 4.
Таблица 4.9
Показатели
| Год
| № квартала,
| I
| II
| III
| IV
|
|
| –
| –
| 1, 3262
| 1, 5252
|
| 0, 5146
| 0, 6640
| 1, 3891
| 1, 4494
|
| 0, 5658
| 0, 5260
| 1, 4820
| 1, 3104
|
| 0, 6643
| 0, 6601
| –
| –
| Всего за -й квартал
|
| 1, 7447
| 1, 8501
| 4, 1973
| 4, 2850
| Средняя оценка сезонной компоненты для -го квартала,
|
| 0, 5816
| 0, 6167
| 1, 3991
| 1, 4283
| Скорректированная сезонная компонента,
|
| 0, 5779
| 0, 6128
| 1, 3901
| 1, 4192
| Имеем
.
Определяем корректирующий коэффициент:
.
Скорректированные значения сезонной компоненты получаются при умножении ее средней оценки на корректирующий коэффициент .
Проверяем условие равенство 4 суммы значений сезонной компоненты:
.
Шаг 3. Разделим каждый уровень исходного ряда на соответствующие значения сезонной компоненты. В результате получим величины (гр. 4 табл. 4.10), которые содержат только тенденцию и случайную компоненту.
Таблица 4.10
Популярное:
|