Частные уравнения регрессии эконометрика формула

Задача №1 Построение уравнения регрессии

Имеются следующие данные разных стран об индексе розничных цен на продукты питания (х) и об индексе промышленного производства (у).

Требуется:

1. Для характеристики зависимости у от х рассчитать параметры следующих функций:

В) равносторонней гиперболы.

2. Для каждой модели рассчитать показатели: тесноты связи и среднюю ошибку аппроксимации.

3. Оценить статистическую значимость параметров регрессии и корреляции.

4. Выполнить прогноз значения индекса промышленного производства у при прогнозном значении индекса розничных цен на продукты питания х=138.

Решение:

1. Для расчёта параметров линейной регрессии

Решаем систему нормальных уравнений относительно a и b:

Построим таблицу расчётных данных, как показано в таблице 1.

Таблица 1 Расчетные данные для оценки линейной регрессии

№ п/п	х	у	ху	x 2	y 2
1	100	70	7000	10000	4900	74,26340	0,060906
2	105	79	8295	11025	6241	79,92527	0,011712
3	108	85	9180	11664	7225	83,32238	0,019737
4	113	84	9492	12769	7056	88,98425	0,059336
5	118	85	10030	13924	7225	94,64611	0,113484
6	118	85	10030	13924	7225	94,64611	0,113484
7	110	96	10560	12100	9216	85,58713	0,108467
8	115	99	11385	13225	9801	91,24900	0,078293
9	119	100	11900	14161	10000	95,77849	0,042215
10	118	98	11564	13924	9604	94,64611	0,034223
11	120	99	11880	14400	9801	96,91086	0,021102
12	124	102	12648	15376	10404	101,4404	0,005487
13	129	105	13545	16641	11025	107,1022	0,020021
14	132	112	14784	17424	12544	110,4993	0,013399
Итого:	1629	1299	152293	190557	122267	1299,001	0,701866
Среднее значение:	116,3571	92,78571	10878,07	13611,21	8733,357	х	х
	8,4988	11,1431	х	х	х	х	х
	72,23	124,17	х	х	х	х	х

Среднее значение определим по формуле:

Cреднее квадратическое отклонение рассчитаем по формуле:

и занесём полученный результат в таблицу 1.

Возведя в квадрат полученное значение получим дисперсию:

Параметры уравнения можно определить также и по формулам:

Таким образом, уравнение регрессии:

Следовательно, с увеличением индекса розничных цен на продукты питания на 1, индекс промышленного производства увеличивается в среднем на 1,13.

Рассчитаем линейный коэффициент парной корреляции:

Связь прямая, достаточно тесная.

Определим коэффициент детерминации:

Вариация результата на 74,59% объясняется вариацией фактора х.

Подставляя в уравнение регрессии фактические значения х, определим теоретические (расчётные) значения .

,

следовательно, параметры уравнения определены правильно.

Рассчитаем среднюю ошибку аппроксимации – среднее отклонение расчётных значений от фактических:

В среднем расчётные значения отклоняются от фактических на 5,01%.

Оценку качества уравнения регрессии проведём с помощью F-теста.

F-тест состоит в проверке гипотезы Н₀ о статистической незначимости уравнения регрессии и показателя тесноты связи. Для этого выполняется сравнение фактического F_факт и критического (табличного) F_табл значений F-критерия Фишера.

F_факт определяется по формуле:

где n – число единиц совокупности;

m – число параметров при переменных х.

Таким образом, Н₀ – гипотеза о случайной природе оцениваемых характеристик отклоняется и признаётся их статистическая значимость и надёжность.

Полученные оценки уравнения регрессии позволяют использовать его для прогноза.

Если прогнозное значение индекса розничных цен на продукты питания х = 138, тогда прогнозное значение индекса промышленного производства составит:

2. Степенная регрессия имеет вид:

Для определения параметров производят логарифмиро­вание степенной функции:

Для определения параметров логарифмической функции строят систему нормальных уравнений по способу наи­меньших квадратов:

Построим таблицу расчётных данных, как показано в таблице 2.

Таблица 2 Расчетные данные для оценки степенной регрессии

№п/п	х	у	lg x	lg y	lg x*lg y	(lg x) 2	(lg y) 2
1	100	70	2,000000	1,845098	3,690196	4,000000	3,404387
2	105	79	2,021189	1,897627	3,835464	4,085206	3,600989
3	108	85	2,033424	1,929419	3,923326	4,134812	3,722657
4	113	84	2,053078	1,924279	3,950696	4,215131	3,702851
5	118	85	2,071882	1,929419	3,997528	4,292695	3,722657
6	118	85	2,071882	1,929419	3,997528	4,292695	3,722657
7	110	96	2,041393	1,982271	4,046594	4,167284	3,929399
8	115	99	2,060698	1,995635	4,112401	4,246476	3,982560
9	119	100	2,075547	2,000000	4,151094	4,307895	4,000000
10	118	98	2,071882	1,991226	4,125585	4,292695	3,964981
11	120	99	2,079181	1,995635	4,149287	4,322995	3,982560
12	124	102	2,093422	2,008600	4,204847	4,382414	4,034475
13	129	105	2,110590	2,021189	4,265901	4,454589	4,085206
14	132	112	2,120574	2,049218	4,345518	4,496834	4,199295
Итого	1629	1299	28,90474	27,49904	56,79597	59,69172	54,05467
Среднее значение	116,3571	92,78571	2,064624	1,964217	4,056855	4,263694	3,861048
	8,4988	11,1431	0,031945	0,053853	х	х	х
	72,23	124,17	0,001021	0,0029	х	х	х

Продолжение таблицы 2 Расчетные данные для оценки степенной регрессии

№п/п	х	у
1	100	70	74,16448	17,34292	0,059493	519,1886
2	105	79	79,62057	0,385112	0,007855	190,0458
3	108	85	82,95180	4,195133	0,024096	60,61728
4	113	84	88,59768	21,13866	0,054734	77,1887
5	118	85	94,35840	87,57961	0,110099	60,61728
6	118	85	94,35840	87,57961	0,110099	60,61728
7	110	96	85,19619	116,7223	0,11254	10,33166
8	115	99	90,88834	65,79901	0,081936	38,6174
9	119	100	95,52408	20,03384	0,044759	52,04598
10	118	98	94,35840	13,26127	0,037159	27,18882
11	120	99	96,69423	5,316563	0,023291	38,6174
12	124	102	101,4191	0,337467	0,005695	84,90314
13	129	105	107,4232	5,872099	0,023078	149,1889
14	132	112	111,0772	0,85163	0,00824	369,1889
Итого	1629	1299	1296,632	446,4152	0,703074	1738,357
Среднее значение	116,3571	92,78571	х	х	х	х
	8,4988	11,1431	х	х	х	х
	72,23	124,17	х	х	х	х

Решая систему нормальных уравнений, определяем параметры логарифмической функции.

Получим линейное уравнение:

Выполнив его потенцирование, получим:

Подставляя в данное уравнение фактические значения х, получаем теоретические значения результата . По ним рассчитаем показатели: тесноты связи – индекс корреляции и среднюю ошибку аппроксимации.

Связь достаточно тесная.

В среднем расчётные значения отклоняются от фактических на 5,02%.

Таким образом, Н₀ – гипотеза о случайной природе оцениваемых характеристик отклоняется и признаётся их статистическая значимость и надёжность.

Полученные оценки уравнения регрессии позволяют использовать его для прогноза. Если прогнозное значение индекса розничных цен на продукты питания х = 138, тогда прогнозное значение индекса промышленного производства составит:

3. Уравнение равносторонней гиперболы

Для определения параметров этого уравнения используется система нормальных уравнений:

Произведем замену переменных

и получим следующую систему нормальных уравнений:

Решая систему нормальных уравнений, определяем параметры гиперболы.

Составим таблицу расчётных данных, как показано в таблице 3.

Таблица 3 Расчетные данные для оценки гиперболической зависимости

№п/п	х	у	z	yz
1	100	70	0,010000000	0,700000	0,0001000	4900
2	105	79	0,009523810	0,752381	0,0000907	6241
3	108	85	0,009259259	0,787037	0,0000857	7225
4	113	84	0,008849558	0,743363	0,0000783	7056
5	118	85	0,008474576	0,720339	0,0000718	7225
6	118	85	0,008474576	0,720339	0,0000718	7225
7	110	96	0,009090909	0,872727	0,0000826	9216
8	115	99	0,008695652	0,860870	0,0000756	9801
9	119	100	0,008403361	0,840336	0,0000706	10000
10	118	98	0,008474576	0,830508	0,0000718	9604
11	120	99	0,008333333	0,825000	0,0000694	9801
12	124	102	0,008064516	0,822581	0,0000650	10404
13	129	105	0,007751938	0,813953	0,0000601	11025
14	132	112	0,007575758	0,848485	0,0000574	12544
Итого:	1629	1299	0,120971823	11,13792	0,0010510	122267
Среднее значение:	116,3571	92,78571	0,008640844	0,795566	0,0000751	8733,357
	8,4988	11,1431	0,000640820	х	х	х
	72,23	124,17	0,000000411	х	х	х

Продолжение таблицы 3 Расчетные данные для оценки гиперболической зависимости

№п/п	х	у
1	100	70	72,3262	0,033231	5,411206	519,1886
2	105	79	79,49405	0,006254	0,244083	190,0458
3	108	85	83,47619	0,017927	2,322012	60,61728
4	113	84	89,64321	0,067181	31,84585	77,1887
5	118	85	95,28761	0,121031	105,8349	60,61728
6	118	85	95,28761	0,121031	105,8349	60,61728
7	110	96	86,01027	0,10406	99,79465	10,33166
8	115	99	91,95987	0,071112	49,56344	38,6174
9	119	100	96,35957	0,036404	13,25272	52,04598
10	118	98	95,28761	0,027677	7,357059	27,18882
11	120	99	97,41367	0,016024	2,516453	38,6174
12	124	102	101,46	0,005294	0,291565	84,90314
13	129	105	106,1651	0,011096	1,357478	149,1889
14	132	112	108,8171	0,028419	10,1311	369,1889
Итого:	1629	1299	1298,988	0,666742	435,7575	1738,357
Среднее значение:	116,3571	92,78571	х	х	х	х
	8,4988	11,1431	х	х	х	х
	72,23	124,17	х	х	х	х

Значения параметров регрессии a и b составили:

Связь достаточно тесная.

В среднем расчётные значения отклоняются от фактических на 4,76%.

Таким образом, Н₀ – гипотеза о случайной природе оцениваемых характеристик отклоняется и признаётся их статистическая значимость и надёжность.

Полученные оценки уравнения регрессии позволяют использовать его для прогноза. Если прогнозное значение индекса розничных цен на продукты питания х = 138, тогда прогнозное значение индекса промышленного производства составит:

По уравнению равносторонней гиперболы получена наибольшая оценка тесноты связи по сравнению с линейной и степенной регрессиями. Средняя ошибка аппроксимации остаётся на допустимом уровне.

Регрессия в эконометрике

Вы будете перенаправлены на Автор24

Регрессия и ее виды

Регрессионный анализ – это основной математико-статистический инструмент в эконометрике. Регрессия представляет собой зависимость среднего значения величины $y$ от другой величины $x$ или же нескольких величин $x_i$.

Количество факторов, которые включены в равнение регрессии, определяет вид регрессии, которая может быть простой (парной) и множественной.

Простая регрессия – это модель, в которой среднее значение зависимой переменной y является функцией одной независимой переменной x.

Парная регрессия в неявном виде – это уравнение вида:

В явном виде: $y ̂= a + bx$, где $a$ и $b$ – это оценки коэффициента регрессии.

Множественной регрессией является модель, в которой среднее значение объясняемой переменной $y$ – это функция нескольких объясняющих переменных $x_1, x_2, …, x_n$. Множественная регрессия в неявном виде – это модель типа:

$y ̂= f(x_1, x_2,…, x_n)$

В явном виде: $y ̂= a + b_1x_1 + b_2x_2 + … + b_nx_n$

Примером модели множественной регрессии может выступать зависимость зарплаты работников от их возраста, уровня образования, степени квалификации, стажа работы, отрасли и т.д.

Относительно формы регрессия может быть линейной и нелинейной, предполагающей наличие нелинейных соотношений среди факторов. В большинстве случаев нелинейные модели можно привести к линейному виду.

Предпосылки регрессионного анализа

Чтобы проведение регрессионного анализа было наиболее результативным, необходимо выполнять определенные условия:

• В любом наблюдении математические ожидания случайной ошибки должны быть равны нулю;
• Дисперсия случайной ошибки для всех наблюдений должна быть постоянной;
• Случайные ошибки не должны иметь между собой статической зависимости;
• Объясняющая переменная x должна быть величиной неслучайной.

Если выполняются все вышеперечисленные условия, то модель является линейной классической регрессионной. Рассмотрим подробнее предположения и условия, составляющие основу регрессионного анализа.

Готовые работы на аналогичную тему

Согласно первому условию, случайная ошибка не должна систематически смещаться. Если в уравнении регрессии имеется постоянный член, то данное условие автоматически выполняется.

Второе условие – это наличие в каждом наблюдении только одного значения дисперсии случайной ошибки. Дисперсия – это возможное изменение случайной ошибки до проведения выборки. Величина дисперсии является неизвестной, а задача регрессионного анализа – это ее оценка. Независимость дисперсии случайных ошибок от номера наблюдения – это гомоскедастичность, т.е. одинаковый разброс. Гетероскедастичность – это зависимость дисперсии случайных ошибок от номера наблюдения.

Если не выполняется условие гомоскедастичности, то оценка коэффициентов регрессии будет неэффективной.

Третье условие состоит в некоррелированности случайных отклонений для различных наблюдений. Данное условие часто не выполняется при ситуации, когда данные – это временные ряды. Если оно не выполняется, то это означает автокорреляцию остатков. Чтобы диагностировать и устранить автокорреляцию, существуют специальные методы.

Четвертое условие представляет особую важность, поскольку если не выполняется условие неслучайности объясняющих переменных, то оценка коэффициентов регрессии будет смещенной и несостоятельной. Данное условие нарушается при ошибках в измерении объясняющих переменных или же при использовании лаговых переменных.

Парная регрессионная модель

Как правило в естественных науках рассматриваются функциональные зависимости, в которых каждое значение одной переменной соответствует единственному значению другой. Однако в экономических переменных нет таких зависимостей, но есть статистические и корреляционные зависимости.

Наибольшую опасность в парной регрессии представляют ошибки в измерениях. Если ошибки спецификации возможно уменьшить с помощью изменения формы модели, ошибки выборки – при помощи увеличения объема исходных данных, то ошибки изменения невозможно исправить.

Случайный фактор в регрессионных моделях может отсутствовать по следующим причинам:

1. В модель не включены все объясняющие переменные. Любая модель эконометрики – это упрощение реальной ситуации, которая является сложнейшим переплетением факторов, большинство из которых не учитываются в модели, из-за чего реальные значения зависимой переменной отклоняются от модельных значений. Невозможно перечислить все виды объясняющих переменных, поскольку неизвестно заранее, какие факторы относятся к определяющим, а какие можно не учитывать.
2. Неправильное определение функционального типа модели. Слабая изученность исследуемого процесса, его переменчивость влияет на правильность подбора его моделирующей функции. Это отражается и на отклонении модели от реальной жизни.
3. Агрегирование переменных. Многие модели содержат зависимость между факторами, являющимися комбинацией других переменных. Например, чтобы рассмотреть в качестве зависимой переменной совокупный спрос, необходимо провести анализ зависимости, содержащей объясняемую переменную, являющуюся композицией индивидуальных спросов, которые оказывают влияние на нее. Это может послужить причиной отклонения значений реальных от модельных.
4. Ошибки в измерениях. Даже при качественной модели ошибки в измерениях сказываются на несоответствии получаемых значений эмпирическим.
5. Ограниченность статистической информации. Часто строятся модели, которые являются непрерывными функциями. Для этого применяется информация, имеющая дискретную структуру. Данное несоответствие выражается в случайном отклонении.
6. Непредсказуемость человеческих факторов. Данная причина может исказить любую качественную эконометрическую модель, поскольку даже правильный выбор формы модели, скрупулезный подбор объясняющих переменных не позволяют спрогнозировать поведение индивидов.