background image

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

 

1

1

1.  SZACOWANIE OPISOWEGO MODELU LINIOWEGO Z JEDNĄ 

ZMIENNĄ OBJAŚNIAJĄCĄ 

1.1  DANE DO ZADANIA 

 Oszacować klasyczną metodą najmniejszych kwadratów parametry modelu: 

t

t

t

u

X

Y

+

+

=

1

0

α

α

 

gdzie: Y

t

 - wydatki na żywność w tys. zł. na osobę, X

t

 - dochód netto w tys. zł. na osobę

 Ponadto: 

1. Obliczyć wariancję reszt modelu, średni błąd reszt, współczynniki R

2

ϕ

2

 i współczynnik zmienności 

v. 

2. Oszacować średnie błędy ocen parametrów modelu. 

3. Ocenić istotność aukorelacji składnika losowego, zbadać normalność rozkładu składnika losowego, 

zbadać stałość wariancji składnika losowego. 

 

 Niezbędne dane podane są w poniższej tabeli 

Okres Wydatki 

Y

t

 Dochód 

X

t

0,1 0,35 

0,15 0,45 

0,18 0,6 

0,24 0,95 

0,28 1,2 

0,35 1,7 

 

1.2  SZACOWANIE PARAMETRÓW STRUKTURALNYCH 

 

Podany model, którego parametry należy oszacować, jest modelem liniowym z jedną zmienną 

objaśniającą. W modelu mamy dwa parametry do oszacowania, więc macierze, które symbolicznie 

oznaczamy w każdym rozpatrywanym przykładzie jako X

T

X i X

T

y, będą miały następujące postacie: 

X X

n

x

x

x

T

t

t

t

=

2

 i 

  X y

y

y x

T

t

t

t

=

 

 

 W 

związku z tym należy wykonać odpowiednie obliczenia. Ich wyniki zaprezentowane są w 

poniższej tabeli. 

background image

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

 

2

2

 

Okres 

y

t

 

x

t

 

x

t

2

 

y

t

x

t

 

y

t

2

 

(

)

y

y

t

2

 

0,1 0,35 

0,1225 0,035  0,01  0,01361 

0,15  0,45 0,2025 0,0675  0,0225 0,00444 

0,18 0,6 

0,36  0,108  0,0324 0,00134 

0,24 0,95 

0,9025 0,228  0,0576

 

0,00054 

0,28 1,2 

1,44  0,336  0,0784 0,00401 

0,35 1,7 

2,89  0,595  0,1225 0,01778 

 

1,3 5,25 5,9175 1,3695 0,3234 0,04173 

 

 Wstawiając wyniki obliczeń do odpowiednich macierzy otrzymujemy: 

X X

T

=



6

5 25

5 25

,

,

5,9175

 i 

  X y

T

=



1 3

1 3695

,

,

 

 

 

W dalszej kolejności należy dokonać odwrócenia macierzy X

T

X. Pamiętając,  że macierz ta jest 

zawsze symetryczna i nieosobliwa stosujemy do tego celu wzór: 

(

) (

)

X X

X X

X X

T

T

D

T

=

1

 

gdzie litera D oznacza macierz dopełnień algebraicznych elementów. 

 

W przypadku macierzy o wymiarach 2

×2 macierz 

(

)

X X

T

D

 tworzy się przez zamianę miejscami 

elementów głównej przekątnej i zmianę znaków elementów drugiej przekątnej na przeciwne. Stąd 

mamy: 

(

)

X X

T

D

=

5,9175

6



5 25

5 25

,

,

 

 

 Dzieląc wyrazy tej macierzy przez wartość wyznacznika otrzymujemy: 

(

)

X X

T

=



1

5 25

5 25

5,9175

6

7,9425

,

,

=

0,74504

-0,661001

-0,661001

0,75543



  

 

 

Przy pomocy uzyskanych wyników możemy wyznaczyć oceny parametrów modelu posługując się 

formułą estymatora KMNK: 

background image

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

 

3

3

(

)

$b

X X

X y

T

T

=

=



 ⋅

−1

0,74504

-0,661001

-0,661001

0,75543

1 3

1 3695

,

,



 =

1

0

ˆ

ˆ

0,17526

0,063314

α

α

 

 

 Wyniki 

obliczeń możemy teraz wstawić do rozważanego modelu: 

t

t

Y

ε

ˆ

+

=

t

X

0,17526

+

0,063314

 

lub 

t

X

0,17526

+

0,063314

ˆ

=

t

Y

 

 

 Dokonując interpretacji otrzymanej postaci analitycznej powiemy, że  przy stałości pozostałych 

czynników (ceteris paribus) wzrost przeciętnych dochodów X o jednostkę (o tys. złotych)  powodował w 

badanym okresie przyrost przeciętnych wydatków na żywność Y średnio o 0,175 jednostki (0,175 tys. 

złotych). 

 

1.3  MIARY DOPASOWANIA 

1.3.1  WARIANCJA RESZT MODELU (OCENA WARIANCJI SKŁADNIKA 

LOSOWEGO) 

 Aby 

obliczyć wariancję reszt 

ε

ˆ modelu można skorzystać ze wzoru: 

( )

(

)

1

ˆ

ˆ

2

2

+

=

k

n

b

y

X

y

T

T

t

ε

σ

=

[

]

(

)

0,3234 - 1,3 1,3695

0,063314

0,17526

6 - 1 + 1

0,322327

4



=

0 3234

,

=

0,001073

4

 

0,000268

=

2

ˆ

ε

σ

 

1.3.2  ŚREDNI BŁĄD RESZT (STANDARDOWY BŁĄD REGRESJI, OCENA 

ODCHYLENIA STANDARDOWEGO SKŁADNIKA LOSOWEGO) 

 

Na podstawie znajomości wariancji reszt wyznaczamy odchylenie standardowe reszt modelu 

(średni błąd reszt) 

ε

σ

ˆ : 

0,016379

=

=

=

000268

,

0

ˆ

ˆ

2

ε

ε

σ

σ

 

 Interpretując otrzymaną wartość powiemy, że  wartości empiryczne wydatków na żywność 

Y

t

 

różnią się od wydatków teoretycznych (obliczonych na podstawie modelu)  $

Y

t

  średnio o 0,0164 

jednostki (0,0164 tys, złotych). 

background image

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

 

4

4

 Chcąc porównać wielkość tego średniego odchylenia z wartościami wydatków Y

t

 możemy 

posłużyć się praktycznym wskaźnikiem zwanym współczynnikiem zmienności losowej v. 

%

559

,

7

100

100

ˆ

=

=

=

0,216667

0,016379

y

v

ε

σ

 

 

 Wskaźnik ten mówi, że 

reszty modelu 

t

ε

ˆ  stanowią przeciętnie około 7,6% wartości obserwacji na 

zmiennej objaśnianej Y. Ponieważ mamy do czynienia z udziałem reszt w wartościach rzeczywistych Y 

pojawia się pytanie, czy udział ten jest duży czy mały. Decyzja ta zależy od tego, jaki wskaźnik v 

uznamy za możliwy do akceptacji (np. 5%), a jaki naszym zdaniem będzie wskazywał na zbyt duże 

wartości błędu. 

1.3.3  WSPÓŁCZYNNIK ZBIEŻNOŚCI 

 Współczynnik zbieżności 

ϕ

2

obliczymy wykorzystując następujący wzór (wartość 

(

)

2

y

y

t

została obliczona w poprzedniej tabeli): 

( )

(

)

[

]

ϕ

2

2

2

0 3234

=

=



=

=

y

X y

b

y

y

t

T

T

t

$

,

0,3234 - 1,3 1,3695

0,063314

0,17526

0,04173

0,322327

0,04173

0,001073

0,04173

 

ϕ

2

0 0257

= ,

 

 

 Interpretując ten wskaźnik powiemy, że 

2,57% całkowitej zmienności zmiennej objaśnianej Y nie 

zostało wyjaśnione przez model (przez zmienność zmiennej objaśniającej X)

1.3.4  WSPÓŁCZYNNIK DETERMINACJI 

 Współczynnik determinacji 

R

2

obliczymy korzystając ze wzoru: 

R

2

2

1

1 0 0257 0 9743

= −

= −

=

ϕ

,

,

 

 Interpretacja

: 97,43% całkowitej zmienności zmiennej objaśnianej Y zostało wyjaśnione przez 

model (przez zmienność zmiennej objaśniającej X). 

 

1.4  ŚREDNIE BŁĘDY OCEN PARAMETRÓW 

 

Średnie błędy ocen parametrów modelu oszacujemy rozpoczynając obliczenia od wyznaczenia 

macierzy wariancji-kowariancji estymatorów parametrów modelu: 

background image

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

 

5

5

(

)

1

2

2

ˆ

)

ˆ

(

=

X

X

b

D

T

ε

σ

= 0,000268

0,74504

-0,661001

-0,661001

0,75543

0,00020 -0,00018

-0,00018 0,00020



 =



  

 Elementy 

leżące na głównej przekątnej macierzy to wariancje ocen parametrów modelu. 

Obliczając ich pierwiastki uzyskamy średnie błędy ocen parametrów (odchylenia standardowe od ocen 

tych parametrów). 

$

$

,

,

σ

σ

α

α

0

0

2

0 00020

0 01414

=

=

= ±

 

$

$

,

,

σ

σ

α

α

1

1

2

0 00020

0 01414

=

=

= ±

 

 

Po oszacowaniu tych średnich błędów możemy zapisać model następująco: 

(

)

(

)

t

0,01414

0,01414

X

0,17526

+

0,063314

ˆ

=

±

±

t

Y

 

 

1.5  OCENA ISTOTNOŚCI WSPÓŁCZYNNIKA AUTOKORELACJI 

1.5.1  TEST DURBINA-WATSONA 

 Aby 

ocenić istotność autokorelacji składnika losowego I-ego rzędu posłużymy się testem Durbina 

- Watsona. Wymagane jest, aby obliczyć wartość statystyki testowej DW dla naszego modelu. 

Korzystamy ze wzoru: 

(

)

=

=

=

n

t

t

n

t

t

t

DW

1

2

2

2

1

ˆ

ˆ

ˆ

ε

ε

ε

 

 

W pierwszej kolejności musimy obliczyć reszty modelu, do czego wykorzystamy poniższą tabelę. 

Okres 

y

t

 

$y

t

 

t

t

t

y

y

ˆ

ˆ

=

=

ε

 

1

ˆ

t

ε

 

(

)

2

1

ˆ

ˆ

t

t

ε

ε

 

2

ˆ

t

ε

 

0,1 0,12466 

-0,02466 

0,00061 

0,15 0,14218 0,00782 -0,02466 

0,00105 

0,00006 

0,18 0,16847 0,01153  0,00782 

0,00001 

0,00013 

0,24 0,22981 0,01019  0,01153 

0,00000 

0,00010 

0,28 0,27363 0,00637  0,01019 

0,00001 

0,00004 

0,35 0,36126 -0,01126 0,00637 

0,00031 

0,00013 

 

 

 

 

 

0,00140 0,00107 

 

background image

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

 

6

6

 Zatem: 

DW

=

=

0,00140
0,00107

1,30045 

 Ponieważ wartość DW < 2 to sprawdzimy istotność dodatniej autokorelacji składnika losowego 

stawiając następujące hipotezy: 

0

:

0

:

1

1

0

>

ρ

ρ

A

H

H

 

 

 gdzie 

ρ

1

 jest współczynnikiem autokorelacji 1-szego rzędu. 

 

W tablicach statystycznych rozkładu DW (dla poziomu istotności 

α=0,05) znajdujemy dla stopni 

swobody k = 1 i T (liczba obserwacji n) = 6 dwie wartości krytyczne: dL i dU takie, że: 

dL = 0,610 i dU = 1,400 

 

 

Zatem na przyjętym poziomie istotności możemy powiedzieć, iż wartość statystyki DW leży w 

obszarze niekonkluzywności testu, gdyż  DW

dL dU

;

.  Nie  można zatem nic powiedzieć o istotności 

autokorelacji składnika losowego. W takim przypadku można skorzystać z innych testów badających 

istotność autokorelacji, pamiętając o ich ograniczeniach. 

 

Na podstawie wartości DW można jednak ocenić wartość współczynnika 

ρ

1

65

,

0

2

3

,

1

2

1

ˆ

1

=

=

DW

ρ

 

 

Ocena ta wskazuje, że współczynnik autokorelacji liniowej ma wartość (siłę) umiarkowaną. 

 

1.5.2  TEST MNOŻNIKA LAGRANGE’A (TEST BREUSCHA-GODFREY’A) 

 Ze 

względu na fakt, iż test DW nie pozwolił jednoznacznie okreslic istotności autokorelacji 

składnika losowego zastosujemy test mnożnika Lagrange’a (LM). Test ten jest przeznaczony dla 

dużych prób, stąd przy małej liczebności obserwacji w naszym przykładzie nie powinien byc w 

zasadzie stosowany. Pamiętając o tym, przeprowadzimy go jedynie celem pokazania sposobu jego 

przeprowadzenia. 

 Hipotezy 

dotyczace 

współczynnika autokorelacji 1-ego rzędu są takie same, jak w teście DW. 

Szacujemy model pomocniczy o postaci: 

t

t

t

t

x

ξ

ε

β

β

β

ε

+

+

+

=

−1

2

1

0

ˆ

ˆ

 

 Zauważmy,  że w modelu pomocniczym rolę zmiennej objasnianej pełnią reszty modelu 

podstawowego, zaś zmiennymi objasniającymi są wszystkie zmienne egzogeniczne modelu 

background image

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

 

7

7

podstawowego oraz reszty modelun opóźnione o jeden okres (t-1). Obliczamy współczynnik 

determinacji tego modelu: 

91

,

0

2

=

LM

R

 

Nastepnie obliczamy statystyke testową 

)

1

(

2

=

n

R

LM

LM

 o trzymujemy, że LM = 4,55. Statystyka 

LM ma rozkład chi-kwadrat o 1 stopniu swobody. Zakładając poziom istotności 

α = 0,05 odszukujemy 

w tablicach statystycznych wartość krytyczną 

χ

α

2

(1) = 3,841 dla prawostronnego obszaru krytycznego 

(test LM jest testem prawostronnym). Następnie porównujemy statystykę empiryczną LM ze statystyką 

teoretyczną z tablicy. Reguły decyzyjne sa następujące: 

LM < 

χ

α

2

 nie odrzucamy H

0

 

LM > 

χ

α

2

 odrzucamy H

0

 

 

 

W naszym przykładzie LM > 

χ

α

2

, a więc odrzucamy H

0

 i uznajemy, że w modelu wystepuje 

istotna autokorelacj 1-ego rzędu. 

1.6  BADANIE NORMALNOŚCI ROZKŁADU SKŁADNIKA LOSOWEGO (TEST 

JARQU’E-BERA) 

 

Test JB jest prostym testem do oceny normalności rozkładu składnika losowego badanego procesu. 

W istocie test ten nie bada własności rozkładu, a ocenia podobieństwo skośności i spłaszczenia 

rozkładu składnika losowego do tych atrybutów w teoretycznym rozkładzie normalnym. 

 Stawiamy 

hipotezy: 

H

0

: składnik losowy ma rozkład normalny 

H

A

: składnik losowy nie ma rozkładu normalnego 

 

 

Obliczamy statystyke testową testu JB wg wzoru: 

(

)

+

=

2

2

2

1

3

24

1

6

1

B

B

n

JB

 

gdzie: 

3

3

1

ˆ

s

n

B

t

=

ε

4

4

2

ˆ

s

n

B

t

=

ε

 obliczamy na podstawie 

n

s

t

=

2

ˆ

ε

 i 

t

t

t

y

y

ˆ

ˆ

=

ε

 

 Korzystając z obliczeń reszt modelu wykonanych dla testu istotności autokorelacji otrzymamy: 

background image

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

 

8

8

 

okres 

t

ε

ˆ

 

2

ˆ

t

ε

 

3

ˆ

t

ε

 

4

ˆ

t

ε

 

-0,0247 0,0006081156

-0,0000149961

0,0000003698 

0,00782 0,0000611524

0,0000004782

0,0000000037 

0,01153 0,0001329409

0,0000015328

0,0000000177 

0,01019 0,0001038361

0,0000010581

0,0000000108 

0,00637 0,0000405769

0,0000002585

0,0000000016 

-0,0113 0,0001267876

-0,0000014276

0,0000000161 

 suma 

0,0010734095

-0,0000130962

0,0000004197 

 

 

Zatem: s = 0,01337541, B

1

 = -0,912161862, B

2

 = 2,185652318 

 Stąd statyka JB = 0,9978298. Statystyka ta ma rozkład chi-kwadrat o 2 stopniach swobody. Dla 

przyjętego poziomu istotności 

α = 0,05 znajdujemy w tablicach wartość krytyczną  χ

α

2

(2) – dla 

prawostronnego obszaru krytycznego. Wartość 

χ

α

2

(2) = 5,991. Porównujemy wartośc statystyki JB z 

wartością krytyczną wg reguł: 

JB < 

χ

α

2

 nie odrzucamy H

0

 

JB > 

χ

α

2

 odrzucamy H

0

 

 

 

W naszym przykładzie JB < 

χ

α

2

 zatem nie mamy podstaw do odrzucenia hipotezy o normalności 

rozkładu składnika losowego. Warto podkreslić, że test JB jest testem przeznaczonym dla dużych prób 

i w naszym zadaniu raczej nie powinien być stosowany. Przedstawiliśmy go tutaj, aby pokazać 

technikę wykonania tego testu. najlepszym testem do badania normalności rozkładu jest test Shapiro-

Wilka, i jeśli tylko mamy mozliwość jego wykonania, wybieramy go przed innymi testami na 

normalność. 

 

1.7  BADANIE STAŁOŚCI WARIANCJI SKŁADNIKA LOSOWEGO (TEST 

WHITE’A) 

 

Hipotezy w teście badającym jednorodność wariancji są następujące: 

H

0

: składnik losowy ma stałą wariancję 

H

A

: składnik losowy nia ma stałej wariancji 

 

  W statystyce zdefiniowanych jest wiele rodzajów testów White’a. W naszym przypadku 

posłuzymy się takim, który zakłada podniesienie do kwadratu całej postaci analitycznej modelu. 

Obliczamy model pomocniczy o postaci: 

background image

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

 

9

9

t

t

t

y

ξ

β

β

ε

+

+

=

2

1

0

2

ˆ

ˆ

 gdzie 

t

t

x

b

b

y

1

0

ˆ

ˆ

ˆ

+

=

 

Otrzymujemy zatem: 

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

t

x

x

x

b

b

x

b

b

x

b

b

x

b

b

x

b

b

u

ξ

α

α

α

ξ

β

β

β

β

ξ

β

β

ξ

β

β

+

+

+

=

+

+

+

+

=

=

+

+

+

+

=

+

+

+

=

2

2

1

0

1

0

1

2

2

1

1

2

0

1

0

1

0

2

2

1

2

0

1

0

2

1

0

1

0

2

ˆ

ˆ

2

ˆ

ˆ

)

ˆ

ˆ

2

ˆ

ˆ

(

)

ˆ

ˆ

(

ˆ

 

 

Następnie obliczamy współczynnik determinacji dla modelu pomocniczego: 

488

,

0

2

=

W

R

 

i obliczamy statystykę testową 

928

,

2

488

,

0

6

2

=

=

=

W

R

n

W

, która ma rozkład chi-kwadrat o tylu 

stopniach swobody, ile jest zmiennych objaśniających w modelu pomocniczym. W naszym modelu są 

dwie zmienne objasniajace – x i x

2

 – zatem, przy założonym poziomie istotnosci 

α = 0,05, znajdujemy 

w tablicach wartość krytyczną 

χ

α

2

(2) = 5,991. Test ma prawostronny obszar krytyczny, zatem reguły 

decyzyjne są nastepujace: 

W < 

χ

α

2

 nie odrzucamy H

0

 

W > 

χ

α

2

 odrzucamy H

0

 

 

W naszym przypadku nie mamy podstaw do odrzucenia hipotezy o stałości wariancji składnika 

losowego. 

2.  SZACOWANIE OPISOWEGO MODELU NIELINIOWEGO 

Z JEDNĄ ZMIENNĄ OBJAŚNIAJĄCĄ 

  W niniejszym przykładzie rozwiążemy problem związany z oszacowaniem parametrów 

jednorównaniowego modelu klasy potęgowo-wykładniczej dla jednej zmiennej objaśniającej. 

 

2.1  DANE DO ZADANIA 

 Oszacować klasyczną metodą najmniejszych kwadratów parametry modelu: 

t

e

X

e

Y

t

t

ε

α

α

=

1

0

 

gdzie: 

 

Y

t

 - miesięczne wydatki na odzież w tys. zł. na osobę, 

 

X

t

 - miesięczny dochód netto w tys. zł. na osobę

 

 Ponadto: 

background image

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

 

10

10

1. Zinterpretować model po oszacowaniu. 

2. Obliczyć wariancję reszt modelu, średni błąd reszt, współczynniki R

2

ϕ

2

3. Oszacować średnie błędy ocen parametrów modelu. 

4. Zweryfikować istotność statystyczną zmiennej objaśniającej dla poziomu 

α = 0,1. 

5. Ocenić statystyczną istotność autokorelacji składnika losowego. 

 

 Niezbędne dane podane są w poniższej tabeli: 

Miesiąc Wydatki 

Y

t

 Dochód 

X

t

 

0,07 0,6 

0,095 0,8 

0,110 1,0 

0,125 1,2 

0,145 1,4 

0,170 1,6 

 

2.2  SZACOWANIE PARAMETRÓW STRUKTURALNYCH MODELU 

 Ponieważ rozważany model jest nieliniowy względem parametrów, a stosowana metoda estymacji 

nie pozwala wprost szacować parametrów takiego modelu, należy go przekształcić do postaci liniowej 

względem parametrów. Korzystając z własności modelu przekształcimy go poprzez obustronne 

zlogarytmowanie: 

(

)

t

e

X

e

y

t

t

ε

α

α

=

1

0

ln

ln

 

t

t

t

x

y

ε

α

α

+

+

=

ln

ln

1

0

 

 

 Stosując podstawienia 

ln y

v

t

t

=  i  ln x

z

t

t

=  uzyskujemy: 

t

t

t

z

v

ε

α

α

+

+

=

1

0

 

 

 Taka 

postać modelu pozwala nam zastosować KMNK przy założeniu, że zmienną objaśniającą jest 

z

t

, a zmienną objaśnianą jest  v

t

 (wymaga to oczywiście założenia,  że między zmiennymi v i z 

zachodzi zależność liniowa, i że spełnione są odpowiednie założenia co do własności składnika 

losowego 

ε). Przyjmując takie oznaczenia zapiszemy estymator KMNK następująco: 

( )

$b

Z Z

Z v

T

T

=

−1

 

 

 

Wynika z tego, że postacie macierzy  Z Z

T

 i Z

T

v

 są następujące: 

background image

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

 

11

11

=

2

t

t

t

T

z

z

z

n

Z

Z

 

=

t

t

t

T

z

v

v

v

Z

 

 

 

Obliczenia elementów tych macierzy wykonamy w poniższej tabeli: 

 

Miesiąc 

Wydatki 

Y

t

 

Dochód 

X

t

 

v

t

 

(ln Y

t

z

t

 

(ln X

t

z

t

2

 

(ln X

t

)

2

 

v

t

z

0,07 0,6 -2,65926 

-0,51083 

0,26094 

1,35842 

0,095 0,8 -2,35388 

-0,22314 

0,04979 0,52525 

0,110 1,0 -2,20727 0,00000 

0,00000 0,00000 

0,125 1,2 -2,07944 0,18232 

0,03324 -0,37913 

0,145 1,4 -1,93102 0,33647 

0,11321 -0,64974 

0,170 1,6 -1,77196 0,47000 

0,22090 -0,83283 

 

 

Σ 

-13,00283 0,25483  0,67809  0,02198 

 

 Stąd mamy: 

=

0,67809

0,25483

0,25483

6

Z

Z

T

 

 Macierz 

odwrotną 

( )

Z Z

T

−1

 obliczymy ze wzoru: 

( ) ( )

Z Z

Z Z

Z Z

T

T

D

T

=

1

 

 Macierz 

dopełnień algebraicznych: 

( )

Z Z

T

D

=



0,67809 -0,25483

-0,25483

6

 

 Wyznacznik 

(

) (

)

Z Z

T

=

⋅ − −

⋅ −

0 67809 6

0 25483

0 25483

,

,

,

= 4,00363 

 Stąd: 

( )

Z Z

T

=



=



1

6

4 00363

0,67809 -0,25483

-0,25483

0,16937 -0,06365

-0,06365 1,49864

,

 

 

 Wektor 

Z v

T

 ma postać: 

=

0,02198

13,00283

-

v

Z

T

 

 

background image

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

 

12

12

 Możemy zatem policzyć oceny parametrów postaci logarytmiczno-liniowej naszego modelu: 

( )

1

0

1

ˆ

ˆ

0,86057

2,20369

-

0,02198

13,00283

-

1,49864

0,06365

-

0,06365

-

0,16937

ˆ

α

α

=

=

=

v

Z

Z

Z

b

T

T

 

 

 Postać teoretyczna modelu: 

t

z

0,86057

+

-2,20369

ˆ

=

t

v

 

 

 

lub lepiej bezpośrednio w postaci pierwotnej: 

86057

,

0

20369

,

2

ˆ

t

t

X

e

Y

=

 

 

 Parametr 

będący wykładnikiem potęgi dla zmiennej X jest elastycznością wydatków Y względem 

dochodów X. Możemy zinterpretować go następująco: 

 

Ceteris paribus wzrost dochodów X o 1 procent powodował wzrost wydatków Y średnio o 0,861 

procenta (spadekt dochodów X o 1 procent powodował spadek wydatków Y średnio o 0,861 procenta).

 

 

2.3  MIARY DOPASOWANIA 

2.3.1  WARIANCJA RESZT MODELU 

 Szacując miary dopasowania analizowanego modelu odnosimy je oczywiście do postaci 

zlogarytmowanej (zlinearyzowanej). Oznacza to, że we wszystkich wzorach, które stosujemy w tym 

celu zmienną objaśnianą jest v, zaś zmienną objaśniającą jest z. 

 Aby 

oszacować wariancję reszt 

ε

ˆ modelu można skorzystać ze wzoru: 

( )

(

)

1

ˆ

ˆ

2

2

+

=

k

n

b

v

Z

v

T

T

t

ε

σ

=

[

]

(

)

=

=

−

4

28,67305

-

28,67722

1

+

1

-

6

86057

,

0

20369

,

2

0,021983

13,0028

-

-

28,67722

4

0,00417

=

 

0,0010425

=

2

ˆ

ε

σ

 

2.3.2  ŚREDNI BŁĄD RESZTOWY 

 

Na podstawie znajomości wariancji reszt wyznaczamy odchylenie standardowe reszt modelu 

(średni błąd reszt) 

ε

σ

ˆ : 

background image

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

 

13

13

0,03229

=

=

=

0010425

,

0

ˆ

ˆ

2

ε

ε

σ

σ

 

 

 Interpretując otrzymaną wartość zauważmy,  że składnik losowy 

ε w postaci pierwotnej 

(nieliniowej) modelu nie jest addytywny lecz multiplikatywny. To oznacza, że składnik resztowy nie 

określa zwykłych różnić między wartościami rzeczywistymi zmiennej objaśnianej Y

t

, a jej wartościami 

teoretycznymi 

t

Yˆ

. Składnik resztowy oznacza w naszym modelu różnicę między wartościami 

rzeczywistymi v

t

, a wartościami teoretycznymi 

t

vˆ

. Interpretacja w odniesieniu do zmiennej v, czyli 

logarytmów y, byłaby oczywiscie merytorycznie poprawna, jednak nieczytelna. 

 Chcąc odnieść się bezpośrednio do zmiennej wydatków Y w naszym przypadku powiemy, że 

udział różnic między wartościami empirycznymi 

t

Yˆ

 a teoretycznymi zmiennej Y w teoretycznych 

wartościach 

t

Yˆ

 (czyli 

t

t

t

Y

Y

Y

ˆ

ˆ

) wynosi średnio: 

(

)

(

)

%

25

,

3

100

1

100

1

03206

,

0

ˆ

=

=

e

e

ε

σ

 

 

2.3.3  WSPÓŁCZYNNIK ZBIEŻNOŚCI 

 Współczynnik zbieżności 

ϕ

2

obliczymy wykorzystując następujący wzór (wartość 

(

)

2

v

v

t

 

obliczono w poprzedniej tabeli): 

( )

(

)

[

]

0,49828

0,00417

0,49828

28,67305

-

28,67722

0,49828

86057

,

0

20369

,

2

0,021983

13,0028

-

-

28,67722

ˆ

2

2

2

=

=

=

−

=

=

v

v

b

v

Z

v

t

T

T

t

ϕ

 

00837

,

0

2

=

ϕ

 

 

 Interpretując ten wskaźnik powiemy, że 0,84% całkowitej zmienności zmiennej objaśnianej (w 

formie liniowej modelu) nie zostało wyjaśnione przez model.

 

2.3.4  WSPÓŁCZYNNIK DETERMINACJI 

 Współczynnik determinacji  R

2

obliczymy korzystając ze wzoru: 

99163

,

0

00837

,

0

1

1

2

2

=

=

=

ϕ

R

 

 Interpretacja: 

99,16% całkowitej zmienności zmiennej objaśnianej zostało wyjaśnione przez model.

 

background image

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

 

14

14

 

2.4  ŚREDNIE BŁĘDY OCEN PARAMETRÓW STRUKTURALNYCH 

 

Średnie błędy ocen parametrów modelu oszacujemy rozpoczynając obliczenia od wyznaczenia 

macierzy wariancji-kowariancji estymatorów parametrów modelu: 

( )

1

2

2

ˆ

)

ˆ

(

=

Z

Z

b

D

T

ε

σ

=

=

0,00154

0,000174

000065

,

0

000065

,

0

1,49864

0,06365

-

0,06365

-

0,16937

0,001028

 

 

 Elementy 

leżące na głównej przekątnej to wariancje ocen parametrów modelu. Obliczając ich 

pierwiastki uzyskamy średnie błędy ocen parametrów (odchylenia standardowe ocen tych 

parametrów): 

$

$

,

,

σ

σ

α

α

0

0

2

0 000174

0 0132

=

=

= ±

 

$

$

,

,

σ

σ

α

α

1

1

2

0 00154

0 0392

=

=

= ±

 

 

 

Po oszacowaniu tych błędów możemy zapisać model następująco: 

(

)

(

)

0392

,

0

0132

,

0

86057

,

0

20369

,

2

ˆ

±

±

=

t

t

x

e

y

 

 

2.5  OCENA ISTOTNOŚCI ZMIENNEJ OBJASNIAJĄCEJ 

 Zakładając,  że składnik losowy spełnia własności normalności rozkładu, stałości wariancji oraz 

braku istotnej autokorelacji możemy wykonać ocenę istotności zmiennej objaśniającej x modelu za 

pomocą testu t-Studenta. Istotność zmiennych badamy testując parametry strukturalne. 

 Dla 

parametru 

α

1

 stawiamy zestaw hipotez: 

H

0

α

= 0, H

A

α

1

 

≠ 0. 

 

 Obliczmy 

statystykę próbkową dla parametru 

α

1

 : 

953

,

21

0392

,

0

86057

,

0

ˆ

ˆ

1

1

ˆ

1

ˆ

=

=

=

α

α

σ

α

t

 

 

 Przy 

założeniu prawdziwości hipotezy zerowej powyższa statystyka ma rozkład t-Studenta o n-

(k+1) stopniach swobody, wobec tego, przy założonym poziomie istotności dla testu dwustronnego (

α 

= 0,1), znajdujemy w tablicach statystycznych wartość krytyczną rozkładu t: 

background image

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

 

15

15

 

132

,

2

05

,

0

2

=

t

t

a

 

 Porównując statystykę próbkową z wartością krytyczną otrzymujemy: 

• 

2

ˆ

1

α

α

t

t

>

 zatem odrzucamy hipotezę H

0

 na korzyść hipotezy H

A

, czyli stwierdzamy, że parametr 

α

1

 istotnie różni się od 0, co oznacza, że zmienna X (dochody) istotnie wpływała w badanym 

okresie na wielkość wydatków Y. 

 

2.6  OCENA ISTOTNOŚCI AUTOKORELACJI SKŁADNIKA LOSOWEGO 

 Aby 

ocenić istotność współczynnika autokorelacji rzędu I-ego wykonamy test Durbina-Watsona. 

Stawiamy następujący zestaw hipotez: 

H

0

: współczynnik autokorelacji 

ρ

nieistotnie różni się od 0, 

H

A

: współczynnik autokorelacji 

ρ

istotnie różni się od 0. 

 

 

Statystyka próbkowa testu zostanie policzona na podstawie wzoru: 

(

)

=

2

2

1

ˆ

ˆ

ˆ

t

t

t

DW

ε

ε

ε

 

 

Na podstawie oszacowanego modelu obliczamy wartości teoretyczne 

t

vˆ , a następnie reszty 

modelu 

t

ε

ˆ . 

 

okres 

v

t

 

t

vˆ

 

t

t

t

v

ˆ

ˆ

=

ε

 

1

ˆ

t

ε

 

2

1

)

ˆ

ˆ

(

t

t

ε

ε

 

2

ˆ

t

ε

 

-2,65926 

-2,64329 -0,01597 

0,00025 

-2,35388 

-2,39572 0,04184  -0,01597  0,00334  0,00175 

-2,20727 

-2,20369 -0,00358  0,04184  0,00206  0,00001 

-2,07944 

-2,04679 -0,03265  -0,00358  0,00085  0,00107 

-1,93102 

-1,91413 -0,01689  -0,03265  0,00025  0,00029 

-1,77196 

-1,79922 0,02726  -0,01689  0,00195  0,00074 

 

 

 

 

suma 

0,00845 0,00411 

 

 

Zatem statystyka DW wynosi: 

056

,

2

00411

,

0

00845

,

0

=

=

DW

 

 

background image

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

Materiały pomocnicze do zajeć z ekonometrii SSW Chojnice 2012 

 

Krzysztof Świetlik  

 

16

16

 Ponieważ statystyka DW > 2 to zakładamy badanie istotności autokorelacji ujemnej. 

Odnajdujemy w tablicach statystycznych wartości krytyczne rozkładu DW dla ustalonego poziomu 

istotności (

α = 0,05) oraz stopni swobody n = 6 i k = 1: 

 

dL = 0,610; dU = 1,400. 

 

 Obliczamy 

statystykę pomocniczą DW’ = 4-DW = 4-2,056 = 1,944 

 Ponieważ zachodzi zależność: DW’>dU to test Durbina-Watsona rozstrzyga o nieodrzuceniu 

hipotezy H

0

. Zatem możemy uznać autokorelację składnika losowego za nieistotną. 

 Mając obliczoną wartość DW możemy oszacować współczynnik autokorelacji I-ego rzędu 

028

,

0

2

056

,

2

1

2

1

ˆ

1

=

DW

ρ

 

 Współczynnik przyjmuje bardzo małą wartość – siła autokorelacji jest znikoma.