Системы эконометрических уравнений
Содержание
Введение
Глава 1. Основные понятия эконометрики
1.1 Особенности эконометрического метода
1.2 Понятие эконометрических уравнений
1.3 Применение систем эконометрических уравнений
Глава 2. Системы эконометрических уравнений
2.1 Система независимых уравнений
2.2 Пример модели авторегрессии
2.3 Проблема идентифицируемости
2.4 Система линейных
одновременных
2.5 Методы наименьших квадратов
Заключение
Список литературы
Введение
Объектом статистического
изучения в социальных науках являются
сложные системы. Измерение тесноты
связей между переменными, построение
изолированных уравнений
Следовательно, отдельно взятое уравнение множественной регрессии не может характеризовать истинные влияния отдельных признаков на вариацию результирующей переменной. Именно поэтому в экономических, биометрических социологических исследованиях важное место заняла проблема описания структуры связей между переменными системой так называемых одновременных уравнений или структурных уравнений.
Эконометрические
методы применяются для построения
крупных эконометрических систем моделей,
описывающих экономику той или
иной страны и включающих в качестве
составных элементов
В последние десятилетия методы эконометрики сыграли решающую роль в освоении и развитии автоматизации экономических расчетов разного уровня и назначения.
Определенный вклад в развитие системы эконометрических уравнений внесли советские экономисты, в их числе Е.Е. Слуцкий (1880-1948), Л.В. Канторович (1912-86) - лауреат Нобелевской премии по экономике 1975, и др., несмотря на ее замалчивание и трактовку как буржуазной, антимарксистской лженауки. Большая роль в ее реабилитации принадлежала академику B.C. Немчинову (1894-1964): написанная им статья «Эконометрия» (вышла в 1965) открыла для отечеств, экономистов возможности этого направления научной деятельности.
Цель курсовой работы
– рассмотреть системы
Предмет работы –
эконометрика как набор математическо-
Объект работы – системы эконометрических уравнений.
В связи с поставленной целью, мной были выделены задачи данной курсовой работы:
Понятие системы эконометрических уравнений;
Сущность проблемы идентифицируемости;
Особенности системы линейных одновременных эконометрических уравнений;
Методы наименьших квадратов;
Применение эконометрических уравнений.
Глава 1. Основные понятия эконометрики
1.1 Особенности эконометрического метода
Эконометрическая
модель — основное понятие эконометрии,
экономико-математическая модель, параметры
которой оцениваются с помощью
методов математической статистики.
Она выступает в качестве средства
анализа и прогнозирования
Наиболее распространены эконометрические модели, представляющие собой системы регрессионных уравнений, в которых отражается зависимость эндогенных величин (искомых) от внешних воздействий (текущих экзогенных величин) в условиях, описываемых параметрами модели, а также лаговыми переменными. Кроме регрессионных (как линейных, так и нелинейных) уравнений, применяются и другие математико-статистические модели.
Эконометрическая модель может быть представлена в двух формах: структурной и приведенной. В наиболее общем виде любую эконометрическую модель, построенную в виде системы линейных уравнений.
Эконометрический метод включает решение следующих проблем2:
качественный анализ
связей экономических переменных -
выделение зависимых и
подбор данных;
оценка параметров модели;
проверка ряда гипотез
о свойствах распределения
анализ мультиколлинеарности объясняющих переменных, оценка ее статистической значимости, выявление переменных, ответственных за мультиколлинеарность;
введение фиктивных переменных;
выявление автокорреляции, лагов;
выявление тренда,
циклической и случайной
проверка остатков на гетероскедастичность;
анализ структуры связей и построение системы одновременных уравнений;
проверка условия идентификации;
оценивание параметров
системы одновременных
моделирование на основе системы временных рядов: проблемы стационарности и коинтеграции;
построение рекурсивных моделей, ARIMA- и VAR- моделей;
• проблемы идентификации и оценивания параметров.
Эконометрическая
модель, как правило, основана на теоретическом
предположении о круге
Поэтому в качестве этапов эконометрического исследования можно указать3:
постановку проблемы;
получение данных, анализ их качества;
спецификацию модели;
оценку параметров;
интерпретацию результатов.
Этот список менее подробен, чем предыдущий, и включает те стадии, которые проходит любое исследование, независимо от того, на использование каких данных оно ориентировано: пространственных или временных.
1.2 Понятие эконометрических уравнений
Например, если изучается
модель спроса как соотношение цен
и количества потребляемых товаров,
то одновременно для прогнозирования
спроса необходима модель предложения
товаров, в которой рассматривается
также взаимосвязь между
В еще большей
степени возрастает потребность
в использовании системы
Так, расходы на конечное потребление в экономике зависят от валового национального дохода. Вместе с тем величина валового национального дохода рассматривается как функция инвестиций.
Система уравнений в эконометрических исследованиях может быть построена по-разному4.
Возможна система независимых уравнений, когда каждая зависимая переменная y рассматривается как функция одного и того же набора факторов x: y1 = a11x1 + a12x2 +…+a1mxm+ e1, y2 = a21x1 + a22x2 +…+a2mxm+ e2 yn = an1x1 + an2x2 +…+anm xm+ en.
Набор факторов x1 в каждом уравнении может варьировать. Например, модель вида y1 = f (x1,x2, x3, x4, x5,);y2 = f (x1, x3, x4, x5,);y3 = f (x2, x3, x5,);y4 = f (x3, x4, x5,).
Также является системой
независимых уравнений с тем
лишь отличием, что набор факторов
в ней видоизменяется в уравнениях,
входящих в систему. Отсутствие того
или иного фактора в уравнении
системы может быть следствием как
экономической
Каждое уравнение
системы независимых уравнений
может рассматриваться
В итоге система независимых уравнений при трех зависимых переменных и четырех факторах имеет вид: y1 = a01 + a11x1 + a12 x2 + a13 x3 + a14 x4 + e1,y2 = a02 + a21x1 + a22 x2 + a23 x3 + a24 x4 + e2,y3 = a03 + a31x1 + a32 x2 + a33 x3 + a34 x4 + e3.
Однако если зависимая переменная у одного уравнения выступает в виде фактора х в другом уравнении, то исследователь может строить модель в виде системы рекурсивных уравнений5: y1 = a11x1 + a12 x2 + … + a1m xm + e1,y2 = b21y1 + a21x1 + a22 x2 + … + a2m xm + e2,y3 = b31y1 + b32y2 + a31x1 + a32 x2 + … + a3m xm + e3, yn = bn1y1 + bn2y2 + bnn-1yn-1 + an1x1 + an2 x2 + … + anm xm + en.
В данной системе зависимая переменная у включает в каждое последующее уравнение в качестве факторов все зависимые переменные предшествующих уравнений наряду с набором собственно факторов х. Примером такой системы может служить модель производительности труда и фондоотдачи вида
y1 = a11x1 + a12 x2 + a13 x3 + e1,y2 = b21y1 + a21x1 + a22 x2 + a23 x3 + e2
где у1 - производительность труда;
у2 - фондоотдача;
х1 - фондовооружонность труда;
х2 - энерговооружонность труда;
х3 - квалификация рабочих.
Как и в предыдущей
системе, каждое уравнение может
рассматриваться
Наибольшее распространение в эконометрических исследованиях получила система взаимозависимых уравнений. В ней одни и те же зависимые переменные в одних уравнениях входят в левую часть, а в других уравнениях - в правую часть системы: y1 = b12* y2 + b13* y3 +… + b1n * yn + a11 * x1 + a12 * x2 +…+ a1m xm + e1,y2 = b21* y1 + b23* y3 +… + b2n * yn + a21 * x1 + a22 * x2 +…+ a2m xm + e2, yn = bn1* y1 + bn2* y2 +… + bnn-1 * yn-1 + an1 * x1 + an2 * x2 +…+ anm xm + en.
Система взаимозависимых уравнений получила название система совместных, одновременных уравнений. Тем самым подчеркивается, что в системе одни и те же переменные у одновременно рассматриваются как зависимые в одних уравнениях и как независимые в других. В эконометрике эта система уравнений называется также структурной формой модели. В отличие от предыдущих систем каждое уравнение системы одновременных уравнений не может рассматриваться самостоятельно, и для нахождения его параметров традиционный МНК неприменим. С этой целью используются специальные приемы оценивания.
Примером системы одновременных уравнений может служить модель динамики цены и заработной платы вида y1 = b12y2 + a11x1 + e1, y2 = b21y1 + a22x2 + a23 x3 + e2,
где у1 - темп изменения месячной заработной платы ;у2 - темп изменения цен;х1 - процент безработных;х2 - темп изменения постоянного капитала;х3 - темп изменения цен на импорт сырья.
В рассмотренных
классах систем эконометрических уравнений
структура матрицы
Представим систему эконометрических уравнений в матричном виде:
BY + ГX = E,
где В - матрица коэффициентов при зависимых переменных;
Y - вектор зависимых переменных;
Г - матрица параметров при объясняющих переменных;
Х - вектор объясняющих переменных;
Е - вектор ошибок.
Если матрица В диагональная, то рассматриваемая модель является системой независимых уравнений. Так, при трех зависимых и трех объясняющих переменных модель имеет вид: y1 = a01 + a11x1 + a12 x2 + a13 x3 + Е1,y2 = a02 + a21x1 + a22 x2 + a23 x3 + Е2,y3 = a03 + a31x1 + a32 x2 + a33 x3 + Е3.
Если матрица В треугольная (или может быть приведена к такому виду), то модель представляет собой систему рекурсивных уравнений. Так, если модель имеет вид: y1 = a01 + a11x1 + a12 x2 + Е1,y2 = a02 + b21y1 + a21 x1 + a23 x2 + Е2,y3 = a03 + b32y2 + a31 x1 + a32 x2 + Е2.
Т.е. зависимая переменная у1 первого уравнения участвует как объясняющая переменная во втором уравнении системы, а зависимая переменная у2 второго уравнения рассматривается как объясняющая переменная в третьем уравнении.
Если матрица В не является ни диагональной, ни треугольной, то модель представляет собой систему одновременных уравнений. Так, для модели вида y1 = a01 + b12y2 + a11x1 + a12 x2 +Е1,y2 = a02 + b21y1 + b23y3 + a23x3+ Е2,y3 = a03 + b31y1 + a32x2 + a33x3+Е3.
1.3 Применение
систем эконометрических
Проблемы здесь
происходят из-за ошибок спецификации.
Основной областью применения эконометрических
моделей является построение макроэкономических
моделей экономики целой
Использование корреляционно-регрессионного
анализа в контексте
Структурные модели
эконометрики представляются системой
линейных по отношению к наблюдаемым
переменным уравнений. Если алгебраическая
система соответствует графу
без контуров (петель), то она является
рекурсивной системой. Такая система
позволяет рекуррентно
Если нужно всего лишь уточнить характер связей переменных, то используют метод путевого анализа (путевых коэффициентов). В основе его лежит гипотеза об аддитивном характере (аддитивность и линейность) связей между переменными. К сожалению, применение путевого анализа в социально-экономических исследованиях затруднено тем, что не всегда линейная зависимость удовлетворительно выражает все разнообразие причинно-следственных связей в реальных системах. Значимость результатов анализа определяется правильностью построения максимально связного графа и, соответственно, изоморфной математической модели в виде системы уравнений. В то же время важным достоинством путевого анализа является возможность производить декомпозицию корреляций.
В данной главе мы
рассмотрели сущность систем эконометрических
уравнений, их применение. Таким образом,
понятие одновременных
В зависимости от
характера ограничений и
Применение систем эконометрических уравнений представляет собой непростую задачу.
Основной областью
применения эконометрических моделей
является построение макроэкономических
моделей экономики целой
Глава 2. Системы эконометрических уравнений
2.1 Система независимых уравнений
Объектом статистического
изучения в социальных науках являются
сложные системы. Измерение тесноты
связей между переменными, построение
изолированных уравнений
Система независимых уравнений – система, в которой каждая зависимая переменная y рассматривается как функция одного и того же набора факторов x то есть система вида7: Y1=a11x1 + a12x2 +…+ a1mxm +ε1;
Y2=a21x1 + a22x2 +…+ a2mxm +ε2; Yn=an1x1 + an2x2 +…+ anmxm +εn.
Система рекурсивных уравнений – система, в которой зависимая переменная одного уравнения выступает в виде фактора x в другом уравнении, то есть система вида: Y1=a11x1 + a12x2 +…+ a1mxm +ε1; Y2= b21y1 +a21x1 + a22x2 +…+ a2mxm +ε2 ; Y3= b31y1 + b32y2+a31x1 + a32x2 +…+ a3mxm +ε2 ; Yn= bn1y1 + bn2y2 +…+ bnn-1yn-1 + an1x1 + an2x2 +…+ anmxm +εn.
Система взаимозависимых уравнений (система совместных одновременных уравнений) – система в которой одни и те же зависимые переменные в одних уравнениях входят в левую часть, а в других уравнениях – в правую, то есть система вида: Y1= b12y2 + b13y3 +…+ b1nyn + a11x1 + a12x2 +…+ a1mxm +ε1; Y2= b21y1 +b23y3 +…+ b2nyn + a21x1 + a22x2 +…+ a2mxm +ε2 ; Yn= bn1y1 + bn2y2 +…+ bnn-1yn-1 + an1x1 + an2x2 +…+ anmxm +εn.
Приведенная форма
модели – система линейных функций
эндогенных переменных от экзогенных:
Y1=δ11x1 +δ12x2 +…+ δ1mxm;
Y2=δ21x1 +δ 22x2 +…+ δ2mxm;
Yn=δn1x1 + δn2x2 +…+ δnmxm,
где δij – коэффициенты приведенной формы модели.
2.2 Пример модели авторегрессии
В качестве первоначального примера рассмотрим эконометрическую модель временного ряда, описывающего рост индекса потребительских цен (индекса инфляции)8.
Пусть I(t) - рост цен
в месяц t. Тогда, по мнению некоторых
экономистов естественно
I(t) = сI(t- 1) + a + b S (t - 4) + e, (1)
где I(t- 1) - рост цен в предыдущий месяц
с - некоторый коэффициент затухания, предполагающий, что при отсутствии внешний воздействий рост цен прекратится),
a - константа (она
соответствует линейному
b S (t - 4) - слагаемое,
соответствующее влиянию
Модель (1), несмотря
на свою простоту, демонстрирует многие
характерные черты гораздо
Во-вторых, в соотношении (1) появляются переменные новых типов - с лагами, т.е. аргументы в переменных относятся не к текущему моменту времени, а к некоторым прошлым моментам.
В-третьих, составление эконометрической модели типа (1) - это отнюдь не рутинная операция. Например, запаздывание именно на 4 месяца в связанном с эмиссией денег слагаемом b S (t - 4) - это результат достаточно изощренной предварительной статистической обработки. Далее, требует изучения вопрос зависимости или независимости величин S (t - 4) и I(t). От решения этого вопроса зависит, как выше уже отмечалось, конкретная реализация процедуры метода наименьших квадратов.
С другой стороны, в модели (1) всего 3 неизвестных параметра, и постановку метода наименьших квадратов выписать нетрудно:
2.3 Проблема идентифицируемости
Идентификация –
это единственность соответствия между
приведенной и структурной
При переходе от приведенной формы модели к структурной исследователь сталкивается с проблемой идентификации. Индетификация – это единственность соответствия между приведенной и структурной формами модели.
С позиции идентификацируемости структурные модели можно подразделить на три вида10:
идентифицируемые;
неидентифицируемые;
сверхидентифицируемые.
Модель идентифицируема, если все структурные ее коэффициенты определяются однозначно, единственным образом по коэффициентам приведенной модели, т.е. если число параметров структурной модели равно числу параметров приведенной формы модели.
Модель неидентифицируема,
если число приведенных
Модель сверхидентифицируема, если число приведенных коэффициентов больше числа структурных коэффициентов.
Структурная модель
всегда представляет собой систему
совместных уравнений, каждое из которых
требуется проверить на идентификацию.
Модель считается идентифицируемой,
если каждое уравнение системы
Чтобы уравнение было идентифицируемо, необходимо, чтобы число экзогенных переменных (D), отсутствующих в данном уравнении, но присутствующих в системе, было равно числу эндогенных переменных в данном уравнении (H) без одного.
D+1=H – уравнение идентифицируемо;
D+1<H – уравнение неидентифицируемо;
D+1>H – уравнение сверхидентифицируемо.
Уравнение идентифицируемо, если по отсутствующим в нем экзогенным и эндогенным переменным можно из коэффициентов при них в других уравнениях системы получить матрицу, определитель которой не равен нулю, а ранг матрицы не меньше, чем число эндогенных переменных в системе без одного.
2.4 Система
линейных одновременных
В литературе подобные системы часто называют системами одновременных уравнений, имея в виду, что здесь зависимая переменная одного уравнения может появляться одновременно в виде переменной (но уже в качестве независимой) в одном или нескольких других уравнениях. В таком случае теряет смысл традиционное различение зависимых и независимых переменных. Вместо этого устанавливается различие между двумя видами переменных.
Это, во-первых, совместно зависимые переменные (эндогенные), влияние которых друг на друга должно быть исследовано (матрица A в слагаемом Ay(t) приведенной выше системы уравнений).
Во-вторых, предопределенные переменные, которые, как предполагается, оказывают влияние на первые, однако не испытывают их воздействия; это переменные с запаздыванием, т. е. лаговые (второе слагаемое) и определенные вне данной системы уравнений экзогенные переменные.
Экзогенными, напр., всегда оказываются показатели климатических условий, если они включаются в модель. В то же время многие экономические переменные в зависимости от задач и структуры модели могут относиться и к эндогенным, и к экзогенным.
Понятие одновременных эконометрических уравнений и методы их решения были впервые предложены норвежским экономистом Т. Хавельмо, лауреатом Нобелевской премии по экономике.
В зависимости от
характера ограничений и
Чисто формально можно все переменные выразить через переменные, зависящие только от текущего момента времени. Например, в случае уравнения (1) достаточно положить
H(t) = I(t- 1), G(t) = S (t - 4).
Тогда уравнение примет вид11:
I(t) = сH(t) + a + b G(t) + e. (2)
Отметим здесь же
возможность использования
2.5 Методы наименьших квадратов
Как уже отмечалось,
разработана масса методов
Одна из проблем связана с наличием априорных ограничений на оцениваемые параметры. Например, доход домохозяйства может быть потрачен либо на потребление, либо на сбережение. Значит, сумма долей этих двух видов трат априори равна 1. А в системе эконометрических уравнений эти доли могут участвовать независимо. Возникает мысль оценить их методом наименьших квадратов, не обращая внимания на априорное ограничение, а потом подкорректировать. Такой подход называют косвенным методом наименьших квадратов.