Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Analiza szeregów czasowych
Kointegracja, model ECM, przyczynowo´s´c
dr Piotr Wójcik, mgr Paweł Sakowski
Uniwersytet Warszawski
Wydział Nauk Ekonomicznych
wykład #7
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
1/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Plan
1
Zale˙zno´sci długookresowe
2
Kointegracja
3
Model korekty bł ˛edem, ECM
4
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
5
Modele VAR i VECM
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
2/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Nasze dotychczasowe wnioski:
a problemem:
regresje pozorne,
nieinterpretowalne statystyki t,
dziwnie wysokie R
2
.
Dane makroekonomiczne zwykle zawieraj ˛
a trend.
Rozwi ˛
azaniem mo˙ze by´c ró˙znicowanie, ale to powoduje
utrat ˛e wielu informacji (w tym o zale˙zno´sciach
długookresowych).
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
3/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Zale˙zno´s´c długookresowa
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
4/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Zale˙zno´s´c długookresowa – cd.
oba szeregi s ˛
a niestacjonarne,
jednocze´snie wyra´zna jest zale˙zno´s´c długookresowa -
szeregi dryfuj ˛
a razem,
po zró˙znicowaniu zale˙zno´s´c ta mo˙ze nie by´c uchwycona!
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
5/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Poj ˛ecie kointegracji
Kointegracja to długookresowy zwi ˛
azek mi ˛edzy dwiema
niestacjonarnymi zmiennymi (lub wi ˛eksz ˛
a ich liczb ˛
a), które
s ˛
a zintegrowanego tego samego stopnia.
Odchylenia od tego długookresowego powi ˛
azania s ˛
a
stacjonarne.
Mówimy wtedy, ˙ze zmienne s ˛
a skointegrowane.
W rezultacie mo˙zliwe jest otrzymanie modelu, który ł ˛
aczy
w sobie własno´sci zarówno krótko- i długookresowe,
jednocze´snie uwzgl ˛edniaj ˛
acego wył ˛
acznie zmienne
stacjonarne.
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
6/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Definicja kointegracji (Engle&Granger)
Mówimy, ˙ze szeregi czasowe x
t
i y
t
s ˛
a skointegrowane w
stopniu d , b, gdzie d ≥ b > 0, co zapisujemy:
x
t
,
y
t
∼ CI(d , b)
je˙zeli:
oba szeregi s ˛
a zintegrowane w stopniu d ;
istnieje kombinacja liniowa tych zmiennych, np. a
1
x
t
+
a
2
y
t
,
która jest zintegrowana w stopniu d − b.
Wektor [a
1
,
a
2
]
nazywamy wektorem kointegruj ˛
acym.
Kointegracja mo˙ze równie˙z dotyczy´c wi ˛ekszej liczby
zmiennych.
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
7/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Testowanie kointegracji
Dla szeregów jednowymiarowych zazwyczaj stosowana jest
metoda Engle’a-Grangera:
1
Testujemy stopie ´n zintegrowania poszczególnych
zmiennych.
2
Estymujemy wektor kointegruj ˛
acy przy pomocy regresji
MNK jednej zmiennej na drug ˛
a (je´sli go nie znamy a priori).
3
Testujemy stacjonarno´s´c relacji długookresowej – de facto
reszt z modelu z punktu 2.
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
8/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Przykłady kointegracji
Przykłady potencjalnych relacji kointegruj ˛
acych dla danych
finansowych:
ceny transakcyjne aktywów/dóbr i opiewaj ˛
acych na nie
kontraktów terminowych
relacja cen wzgl ˛ednych mi ˛edzy krajami i kursu walutowego
(PPP)
relacja mi ˛edzy ró˙znymi indeksami cen (PPI vs. CPI)
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
9/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Przykład – rynek spot a rynek futures
Długookresowa zale˙zno´s´c mi ˛edzy rynkiem spot i futures
Analizujemy kontrakty futures na indeks giełdowy. Indeks
mo˙zna traktowa´c jako papier warto´sciowy, z którego
płacona jest dywidenda. Na walor ten składa si ˛e portfel
akcji b ˛ed ˛
acy podstaw ˛
a do obliczania indeksu, a
otrzymywana z niego dywidenda to dywidenda, jak ˛
a
otrzymałby posiadacz takiego portfela. Aby przybli˙zenie
było wła´sciwe, nale˙zy dodatkowo zało˙zy´c, ˙ze dywidenda z
akcji b ˛ed ˛
acych podstaw ˛
a kontraktu jest wypłacana w
sposób ci ˛
agły.
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
10/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Przykład – rynek spot a rynek futures – cd.
Je´sli termin wykupu kontraktu oznaczymy jako T , stop ˛e
procentow ˛
a woln ˛
a od ryzyka jako r , stop ˛e dywidendy jako
d , warto´s´c indeksu jako S, to sprawiedliw ˛
a cen ˛e F
kontraktu futures w momencie t obliczymy jako:
F
∗
t
=
S
t
e
(
r −d )(T −t)
co po zlogarytmowaniu da w rezultacie:
f
∗
t
− s
t
= (
r − d )(T − t)
Warunkiem koniecznym braku mo˙zliwo´sci arbitra˙zu jest
wi ˛ec kointegracja mi ˛edzy logarytmem ceny futures i spot z
wektorem kointegruj ˛
acym [1, −1].
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
11/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Przykład – Parytet siły nabywczej (PPP)
Hipoteza o parytecie siły nabywczej mówi, ˙ze w
równowadze kurs walutowy mi ˛edzy dwoma krajami jest
równy stosunkowi ich wzgl ˛ednego poziomu cen.
Implikuje to, ˙ze realny kurs walutowy Q
t
jest stacjonarny:
Q
t
=
E
t
P
∗
t
P
t
gdzie E to nominalny kurs walutowy (ilo´s´c waluty krajowej za
jednostk˛e waluty obcej), P to krajowy poziom cen, a P
∗
to
poziom cen zagranicznych.
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
12/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Przykład – Parytet siły nabywczej (PPP) – cd.
logarytmuj ˛
ac i przegrupowuj ˛
ac otrzymujemy wyra˙zenie:
e
t
− p
t
+
p
∗
t
=
q
t
Warunkiem koniecznym wyst ˛epowania PPP jest zatem
kointegracja mi ˛edzy zmiennymi po lewej stronie
powy˙zszego równania z wektorem kointegruj ˛
acym
[
1, −1, 1].
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
13/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Kointegracja trzech zmiennych
y
t
= β
1
x
1,t
+ β
2
x
2,t
+
u
t
Mo˙ze si ˛e zdarzy´c, ˙ze zmienne y
t
, x
1,t
, x
2,t
b ˛ed ˛
a miały
ró˙zne stopnie integracji, a składnik losowy b ˛edzie
stacjonarny!
Kointegracja nie musi zatem dotyczy´c wszystkich
zmiennych z takiego modelu.
Poza tym w przypadku kointegracji wi ˛ecej ni˙z dwóch
zmiennych mo˙ze wyst ˛epowa´c kilka ró˙znych wektorów
kointegruj ˛
acych, czego regresja MNK nie jest w stanie
wychwyci´c.
Jest to mo˙zliwe z wykorzystaniem modeli
wielorównaniowych (VAR) o czym w dalszej cz ˛e´sci.
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
14/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Kointegracja zmiennych skointegrowanych zapewnia, ˙ze
istnieje pewien mechanizm, proces dostosowania, który
zapobiega nadmiernemu zwi ˛ekszaniu si ˛e składników
losowych w relacji długookresowej (czyli odbieganiu
zmiennych od długookresowej ´scie˙zki współzale˙zno´sci).
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
15/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
ECM – Error Corection Mechanism
Wykorzystuj ˛
ac wyst ˛epowanie kointegracji mi ˛edzy
zmiennymi niestacjonarnymi, mo˙zna stworzy´c nast ˛epuj ˛
acy
model:
∆
y
t
= α
1
∆
x
t
+ α
2
(
y
t−1
− ˆ
β
1
− ˆ
β
2
x
t−1
) + ε
t
Wykorzystujemy tu zarówno pierwsze ró˙znice, jak i
opó´znione warto´sci skointegrowanych zmiennych.
Element: (y
t−1
− ˆ
β
1
− ˆ
β
2
x
t−1
)
nazywany jest składnikiem
korekty bł ˛edem.
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
16/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
ECM – Error Corection Mechanism – cd.
Je˙zeli zmienne x
t
i y
t
s ˛
a skointegrowane z wektorem
kointegruj ˛
acym [1, −β
1
, −β
2
]
, to składnik ten b ˛edzie
procesem I(0) i powy˙zsze równanie mo˙ze by´c
estymowane MNK, bo wszystkie zmienne s ˛
a stacjonarne.
W równaniu mo˙ze by´c równie˙z stała, je´sli wskazuje na to
teoria.
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
17/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
ECM – interpretacja parametrów
∆
y
t
= α
1
∆
x
t
+ α
2
(
y
t−1
− ˆ
β
1
− ˆ
β
2
x
t−1
) + ε
t
α
1
opisuje krótkookresow ˛
a zale˙zno´s´c mi ˛edzy zmianami x
t
i
zmianami y
t
.
α
2
opisuje szybko´s´c powrotu do równowagi
długookresowej (mierzy jaka cz ˛e´s´c ró˙znicy w stosunku do
równowagi długookresowej z momentu t − 1 jest
korygowana w momencie t. Parametr ten powinien by´c
ujemny.
β
1
, β
2
opisuj ˛
a długookresow ˛
a zale˙zno´s´c mi ˛edzy y
t
i x
t
.
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
18/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Twierdzenie Grangera o reprezentacji
Ka˙zde zmienne
skointegrowane maj ˛
a swoj ˛
a
reprezentacj ˛e w postaci mechanizmu korekty bł ˛edem.
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
19/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Estymacja ECM
Metoda dwustopniowa Engle-Grangera:
1
Sprawdzi´c stopie ´n zintegrowania zmiennych.
je´sli obie s ˛
a I(d ) sprawdzi´c wyst ˛epowanie kointegracji,
oszacowa´c wektor kointegruj ˛
acy i zapisa´c reszty z regresji
MNK testuj ˛
acej kointegracj ˛e.
2
Wykorzysta´c reszty z punktu 1. jako zmienn ˛
a w równaniu
ECM:
ˆ
u
t
=
y
t−1
− ˆ
β
1
− ˆ
β
2
x
t−1
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
20/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Przyczynowo´s´c
Przyczynowo´s´c jest raczej kwesti ˛
a filozoficzn ˛
a a nie
empiryczn ˛
a.
W ekonomii empirycznej istnieje jednak wr ˛ecz konieczno´s´c
zdefiniowania takiego poj ˛ecia.
Chcemy wiedzie´c np., czy to wzrost cen powoduje wzrost
płac, czy te˙z wr ˛ecz przeciwnie.
Potrzeba wi ˛ec takiej roboczej definicji przyczynowo´sci,
która umo˙zliwi jej testowanie empiryczne.
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
21/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Cechy przyczynowo´sci
„Natychmiastowa przyczynowo´s´c” nie istnieje – zawsze
mija pewien czas mi ˛edzy zale˙znymi działaniami.
Nie istnieje równie˙z (z podobnych powodów) wzajemny
jednoczesny wpływ przyczynowo-skutkowy.
Przyszło´s´c nie mo˙ze by´c przyczyn ˛
a przeszło´sci.
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
22/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Przyczynowo´s´c – teoria a praktyka
W praktyce jest konieczne mówienie o „natychmiastowej” i
„wzajemnej” przyczynowo´sci.
Nie jeste´smy w stanie prowadzi´c ci ˛
agłych obserwacji –
mo˙zemy jedynie analizowa´c dane odpowiadaj ˛
ace pewnym
okresom lub okre´slonym momentom w czasie.
Stwierdzenie, ˙ze
„x wpływa na y i jednocze´snie y wpływa na x ”
jest uproszczeniem – z powodu nieci ˛
agło´sci obserwacji
cz ˛esto nie jeste´smy w stanie zdefiniowa´c przyczyny i
skutku.
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
23/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
W ekonomii powszechnie przyj ˛et ˛
a robocz ˛
a definicj ˛
a
przyczynowo´sci jest poj ˛ecie przyczynowo´sci w sensie
Grangera.
Definicja:
Zmienna x jest przyczyn ˛
a w sensie Grangera zmiennej y ,
je´sli bie˙z ˛
ace warto´sci y mo˙zna prognozowa´c z wi ˛eksz ˛
a
dokładno´sci ˛
a przy u˙zyciu przeszłych warto´sci x , ni˙z bez
ich wykorzystania (ceteris paribus).
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
24/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Test przyczynowo´sci w sensie Grangera I
Chcemy zbada´c, czy zmienna x jest przyczyn ˛
a w sensie
Grangera zmiennej y . W tym celu:
1
Wybieramy sensowne z teoretycznego punktu widzenia
opó´znienie p.
2
Estymujemy model w postaci:
y
t
= α
0
+
p
X
i=1
α
i
y
t−i
+
p
X
i=1
β
i
x
t−i
+
u
t
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
25/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Test przyczynowo´sci w sensie Grangera II
3
Testujemy hipotez ˛e o ł ˛
acznej nieistotno´sci wszystkich
opó´znie ´n zmiennej obja´sniaj ˛
acej, czyli hipotez ˛e, ˙ze
zmienna x
nie jest przyczyn ˛
a w sensie Grangera
zmiennej y :
H
0
: β
1
= β
2
= · · · = β
p
=
0
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
26/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Natychmiastowa przyczynowo´s´c
Definicja mo˙ze by´c rozszerzona na przypadek
natychmiastowej przyczynowo´sci.
Wyst ˛epuje ona, gdy bie˙z ˛
ace warto´sci y mo˙zna
prognozowa´c z wi ˛eksz ˛
a dokładno´sci ˛
a przy u˙zyciu
przeszłych i bie˙z ˛
acych warto´sci x , ni˙z bez ich
wykorzystania (ceteris paribus).
y
t
= α
0
+
p
X
i=1
α
i
y
t−i
+
p
X
i=0
β
i
x
t−i
+
u
t
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
27/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
VAR – Vector Autoregressive Models
Przykład VARa dla g = 2 zmiennych z opó´znieniem k = 1:
y
1,t
=
β
10
+ β
11
y
1,t−1
+ β
12
y
2,t−1
+
u
1,t
y
2,t
=
β
20
+ β
21
y
1,t−1
+ β
22
y
2,t−1
+
u
2,t
y
1,t
y
2,t
=
β
10
β
20
+
β
11
β
12
β
21
β
22
y
1,t−1
y
2,t−1
+
u
1,t
u
2,t
co te˙z mo˙zna zapisa´c jako:
y
t
=
β
0
+
β
1
y
t−1
+
u
t
(
g × 1)
(
g × 1)
(
g × g)(g × 1)
(
g × 1)
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
28/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
VAR – Vector Autoregressive Models
dla przypadku k = 2:
y
t
= β
0
+ β
1
y
t−1
+ β
2
y
t−2
+
u
t
ogólnie dla przypadku k > 1:
y
t
= β
0
+ β
1
y
t−1
+ β
2
y
t−2
+ · · · + β
k
y
t−k
+
u
t
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
29/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Zalety VAR
Brak potrzeby okre´slania, które zmienne s ˛
a egzo- a które
endogeniczne – poniewa˙z wszystkie traktowane s ˛
a jako
zmienne endogeniczne.
Bardziej bogata struktura w porównaniu z
jednowymiarowymi modelami AR – mo˙zna wydoby´c wi ˛ecej
informacji z danych.
Mo˙zliwo´s´c zastosowania MNK do estymacji równa ´n w
modelu VAR – poniewa˙z warto´sci wszystkich zmiennych
po prawej stronie s ˛
a znane w momencie t.
Lepsze prognozy w porównaniu z tradycyjnymi modelami
strukturalnymi!
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
30/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
VARy s ˛
a a-teoretyczne. Wykorzystuj ˛
a teori ˛e ekonomii w
małym stopniu. Opieraj ˛
a raczej na zasadzie: let the data
decide.
Z tego powodu cz ˛esto wyst ˛epuj ˛
a kłopoty z interpretacj ˛
a
parametrów.
Problem wyboru opó´znienia k .
Do oszacowania mamy (g + kg
2
)
parametrów. W praktyce
liczba ta cz ˛esto jest bardzo du˙za.
Czy wszystkie zmienne w VARze powinny by´c
stacjonarne?
tak -– je´sli chcemy testowa´c hipotezy dotycz ˛
ace istotno´sci
poszczególnych parametrów,
nie -– je´sli chcemy zbada´c zale˙zno´sci mi ˛edzy zmiennymi.
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
31/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Jak wybra´c rz ˛
ad modelu VAR?
Za pomoc ˛
a:
kryterium MAIC (Multivariate Akaike Information Criterion)
– im mniejsza warto´s´c MAIC tym rz ˛
ad opó´znienia
odpowiedni
testów ł ˛
acznej istotno´sci parametrów przy dodatkowych
opó´znieniach: np. VAR(6) vs. VAR(3) – za pomoc ˛
a testu F
sprawdzamy ł ˛
aczn ˛
a istotno´s´c wszystkich parametrów przy
opó´znieniach: 4. 5. i 6.
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
32/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
MAIC
Wykorzystuje si ˛e 3 wersje tego kryterium:
MAIC
1
=
ln | ˆ
Σ| +
2m
T
MAIC
2
=
ln | ˆ
Σ| +
m
T
ln T
MAIC
3
=
ln | ˆ
Σ| +
2m
T
ln(ln T )
gdzie: m = g + kg
2
to ł ˛
aczna liczba parametrów do
oszacowania, | ˆ
Σ|
jest wyznacznikiem macierzy wariancji-
kowariancji reszt, a T liczb ˛
a obserwacji.
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
33/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Impulse Response Functions
Funkcje reakcji na impuls pokazuj ˛
a bie˙z ˛
ace i opó´znione
efekty zmian u
1,t
oraz u
2,t
w warto´sciach y
1,t
i y
2,t
.
Przykład: mamy dwuwymiarowy model VAR(1):
y
t
=
A
1
y
t−1
+
u
t
gdzie:
A
1
=
0,5 0,3
0,0 0,2
co mo˙zemy zapisa´c tak˙ze jako:
y
1,t
y
2,t
=
0,5 0,3
0,0 0,2
y
1,t−1
y
2,t−1
+
u
1,t
u
2,t
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
34/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Impulse Response Functions – cd.
Rozpatrujemy efekty w momentach t = 0, 1, . . .
jednostkowego szoku w zmiennej y
1,t
, który wyst ˛epuje w
momencie t = 0:
y
0
=
u
1,0
u
2,0
=
1
0
y
1
=
A
1
y
0
=
0,5 0,3
0,0 0,2
1
0
=
0,5
0
y
2
=
A
1
y
1
=
0,5 0,3
0,0 0,2
0,5
0
=
0,25
0
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
35/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Impulse Response Functions – cd.
Mo˙zemy tak˙ze analizowa´c efekty szoku jednostkowego w
zmiennej y
2,t
:
y
0
=
u
1,0
u
2,0
=
0
1
y
1
=
A
1
y
0
=
0,5 0,3
0,0 0,2
0
1
=
0,3
0,2
y
2
=
A
1
y
1
=
0,5 0,3
0,0 0,2
0,3
0,2
=
0,21
0,04
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
36/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
VECM – Vector Error Correction Model
Załó˙zmy, ˙ze mamy g > 1 zmiennych w modelu, z których
ka˙zda jest ∼ I(1):
y
t
= β
1
y
t−1
+ β
2
y
t−2
+ · · · + β
k
y
t−k
+
u
t
Reprezentacj ˛e VECM (Vector Error Correction Model)
mo˙zemy przedstawi´c jako:
∆
y
t
=
Π
y
t−1
+ Γ
1
∆
y
t−1
+ Γ
2
∆
y
t−2
+ · · · +
+Γ
k −1
∆
y
t−(k −1)
+
u
t
gdzie: Π = −(I − β
1
− β
2
− · · · − β
k
)
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
37/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Test kointegracji Johansena
Statystyka Johansena:
λ
trace
(
r ) = −T
g
X
i=r +1
ln(1 − ˆ
λ
i
)
lub jej inna wersja:
λ
max
(
r , r + 1) = −T ln(1 − ˆ
λ
r +1
)
gdzie r jest rz ˛edem macierzy Π i oznacza liczb ˛e wektorów
kointegruj ˛
acych, ˆ
λ
i
to warto´sci własne macierzy Π a T jest
liczb ˛
a wykorzystanych obserwacji.
Warto´sci krytyczne tych statystyk s ˛
a stablicowane.
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
38/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Dla statystyki λ
trace
(
r ):
H
0
:
r = 0
vs.
H
1
:
0 < r ≤ g
H
0
:
r = 1
vs.
H
1
:
1 < r ≤ g
H
0
:
r = 2
vs.
H
1
:
2 < r ≤ g
. . .
H
0
:
r = g − 1
vs.
H
1
:
r = g
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
39/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Test Johansena - hipotezy
Dla statystyki λ
max
(
r , r + 1):
H
0
:
r = 0
vs.
H
1
:
r = 1
H
0
:
r = 1
vs.
H
1
:
r = 2
H
0
:
r = 2
vs.
H
1
:
r = 3
. . .
H
0
:
r = g − 1
vs.
H
1
:
r = g
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
40/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Wektory kointegruj ˛
ace
Macierz Π przedstawia si ˛e jako:
Π = αβ
0
gdzie:
α
– macierz parametrów dopasowania
β
– macierz wektorów kointegruj ˛
acych
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
41/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Model korekty bł ˛edem, ECM
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Wady testu Johansena
oszacowania s ˛
a wra˙zliwe na niespełnienie zało˙zenia
o normalno´sci reszt,
je´sli w rzeczywisto´sci zmienne nie s ˛
a I(1) to istnieje
mo˙zliwo´s´c otrzymania kointegracji pozornej,
metoda jest tak˙ze wra˙zliwa na bł ˛edn ˛
a specyfikacj ˛e liczby
opó´znie ´n k modelu VAR,
du˙za wariancja estymatorów – du˙ze prawdopodobie ´nstwo
uzyskania warto´sci nietypowych.
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
42/43
Zale˙zno´sci długookresowe
Kointegracja
Przyczynowo´s´c w sensie Grangera
Modele VAR i VECM
Dzi ˛ekujemy
za uwag ˛e!
P. Wójcik, P. Sakowski
ASC #7
43/43