Ekonometria – ćwiczenia 13 z 28-04-2001 r.

Ekonometria – ćwiczenia nr 13 z dnia 28-04-2001 r.

Szacowanie parametrów strukturalnych modeli o równaniach współzależnych Zadanie 1.

Rozważmy model :

Y = β Y + γ Z + γ + ε

1

12 2

11 1

1

1

i = 1, 2

Y = β Y + γ Z + γ + ε

2

21 1

22

2

2

2

Proszę pokazać, że dla oszacowania parametrów strukturalnych tego modelu można zastosować pośrednią metodę najmniejszych kwadratów, a następnie proszę oszacować parametry strukturalne tego modelu mając następujące dane: t Yt1

Yt2

Zt1

Zt2

Xt

1

1 2 0 0 1

2 3 2 0 1

1

3 2 3 0 0 1

4 4 3 1

1

1

5 5 5 1

1

1

1. Sprawdzamy czy pierwsze równanie jest identyfikowalne : A = − γ

rz A

1

[ 22]

1 = 1 m

–

1 = 1

rz A1 = m – 1

1 = 1 ⇒ równanie jest identyfikowalne a) Sprawdzamy czy pierwsze równanie jest jednoznacznie identyfikowalne k1 = 1

k1 = m – 1

1 = 1 ⇒ równanie jest jednoznacznie identyfikowalne 2. Sprawdzamy drugie równanie

A

= − γ

rz A

2

[ 11]

2 = 1 m

–

1 = 1

rz A2 = m – 1

1 = 1 ⇒ równanie identyfikowalne a) Sprawdzamy czy drugie równanie jest jednoznacznie identyfikowalne k2 = 1

k1 = m – 1

1 = 1 ⇒ równanie jest jednoznacznie identyfikowalne 1

Ekonometria – ćwiczenia 13 z 28-04-2001 r.

Model jest jednoznacznie identyfikowalny, czyli możemy zastosować pośrednią metodę najmniejszych kwadratów.

- tworzymy

postać zredukowaną szacowanego modelu Y = π Z + π Z + π + ξ

1

11

1

12

2

1

1

Y = π Z + π Z + π + ξ

2

21 1

22

2

2

2

- szacujemy parametry strukturalne modelu zapisanego w postaci zredukowanej

−

P = ( Z T

1

Z ) Z TY

P- macierz ocen parametrów postaci zredukowanej modelu Z – macierz realizacji zmiennych z góry ustalonych występujących w modelu Y – macierz realizacji zmiennych łącznie współzależnych występujących w modelu

0 0 

1

1 2









0 1 

1

3 2

2 2 2





Z = 0 0



1

Y = 2 3

Z T Z = 2 3 3 det

ZTZ = 4













1 1 

1

4 3

2 3 5





1 1 





1

5 5





 6

− 4 0 

 9

8 

(





Z T Z )−1

1 



= − 4 6 − 2

Z T Y = 12 10

4





 0

− 2

2 





15 15





 5

,

1

−1

0  9

8   5

,

1

2 





 



T

 5

,

1

5

,

1

5

,

1 

P = −1

5

,

1

− 5

,

0

12 10 =





  5

,

1

−



5

,

0

P = 



2

−



5

,

0

5

,

2

0

− 5

,

0

5

,

0 15 15  5

,

1

5

,

2 









 



^

Y 1 = 5

,

1 Z + 5

,

1 Z + 5

,

1

1

2

^

Y 2 = 2 Z − 5

,

0 Z + 5

,

2

1

2

^

^

T

B P = − Γ

^

B - macierz ocen parametrów znajdujących się przy zmiennych łącznie współzależnych w modelu zapisanym w postaci strukturalnej

^

Γ - macierz ocen parametrów strukturalnych znajdujących się przy zmiennych z góry ustalonych modelu zapisanego w postaci strukturalnej

 1

− β

− γ

0

γ

11

− 1 

12 

B = 



Γ = 



− β

1

0

− γ

γ

22

−

21





2 

2

Ekonometria – ćwiczenia 13 z 28-04-2001 r.

^

 1

−

^

− c

0

11

− 1

c 

1

b 2 

B = 



Γ = 



− b

1

0

− c 22 −

21





c 2 

 1

− b

5

,

1

5

,

1

5

,

1

c

0

21  

  11

1

c 

=





 



− b

1

2

5

,

0

5

,

2

0

21



−

 

c 22

c 2 

 5

,

1 − 2 b

5

,

1

5

,

0 b

5

,

1

5

,

2 b

c

0

12

+

12

−

12 

 11

1

c 

=



 



− 5

,

1 b

2

5

,

1 b

5

,

0

5

,

1 b

5

,

2

0

21 +

−

21 −

−

21 +

 

c 22

c 2 

 5

,

1 − 2 1

b 2 = c



11

 5

,

1 + 5

,

0 b

0

12 =

 5

,

1 − 5

,

2

1

b 2 = c



1

− 5

,

1 b

2 0

21 +

=

− 5,

1 b

5

,

0

21 −

=



c 22

− 5,

1 b

5

,

2

21 +

= c 2

układ równań na jednoznaczne rozwiązanie ponieważ model jest jednoznacznie identyfikowalny

b

= −3

12

c =

5

,

7

11

c = 9

1

b

= 333

,

1

21

c

= − 5

,

2

22

c = 5

,

0

2

^

Y 1 = −3 Y + 5

,

7 Z + 9

2

1

^

Y 2 = 333

,

1

Y − 5

,

2 Z + 5

,

0

1

2

Zadanie 2.

Proszę oszacować podwójną metodą najmniejszych kwadratów parametry strukturalne modelu:

Y = β Y + γ Z + γ + ε

1

12 2

11 1

1

1

Y = β Y + γ Z + γ + ε

2

21 1

22

2

2

2

mając następujące dane:

t Yt1

Yt2

Zt1

Zt2

Xt

1 2 4 1 0 1

2 3 4 1

1

1

3 3 3 1

1

1

3

Ekonometria – ćwiczenia 13 z 28-04-2001 r.

4 4 2 0 2 1

5 5 2 0 2 1

Równania szacujemy osobno.

Szacowanie parametrów strukturalnych pierwszego równania.

a) budujemy postać zredukowaną dla zmiennej łącznie współzależnej Y2, która w szaco-wanym (pierwszym) równaniu pełni rolę zmiennej objaśniającej Y = π Z + π Z + π + ξ

1

11 1

12

2

1

1

Parametry tego modelu szacujemy klasyczną metodą najmniejszych kwadratów (stosując tą metodę po raz pierwszy)

−

P = ( Z T Z ) 1 T

1

Z

2

Y

1 0 

1





1 1 1 0 0 1 1 1

3 2







3









Z T Z = 0 1 1 2 2 1 1



1 =





2 10 6

det

ZTZ = 4





1 1 1 1 1 0 2 1

3 6 5





 



0 2 





1

 5

,

3

2

−



5

,

4

 

11

 1 

(

 





Z T Z )−1





=  2

5

,

1

− 3 

Z T

1

P = − 5

,

0

2

Y = 1 

5





− 5

,

4

− 3

5

,

6







1 

 

5

 3 





^

Y 2 = Z − 5

,

0 Z + 3

1

2

1 0 

1

4 





 

1 1 1  1 

^





 5

,

3 





Y 21 = Z *

1

P = 1 1



1 − 5

,

0

=  5

,

3 









 

0 2 1  3 





 2 

0 2 

1

2 





 

na tym kończymy zastosowanie klasycznej metody najmniejszych kwadratów po raz pierwszy b) drugie zastosowanie klasycznej metody najmniejszych kwadratów

^

Y = β Y 2 + γ Z + γ + ε

X = [

2

Y Z 1 ]

1

1

12

11

1

1

1

 

1

b 2

−

 

T

T

=

11

c

( X X) 1 X 1 Y

 

 

 1

c 

4

Ekonometria – ćwiczenia 13 z 28-04-2001 r.

 4 1 

1





4

5

,

3

5

,

3

2 2 5

,

3

1 1

 5

,

48

11 1 





5









X T X = 1

1

1

0 0  5

,

3

1



1 =





 11

3

3  det

XTX=1





1 1

1

1 1 2

0 1

 15

3

5 





 



 2 0 





1

 6

−10 −12

47

(

 

X T X )−1





= −10 17 5, 19 5,

X T

2

Y = 8 

−12 19 5

,







5

,

24

17 

 

 1

b 2 

 6

−10 −1247 − 2

  

   

11

c

= −10 17 5

,

19 5

,

8 =

  

   5

,

1 

 c  

1

−12 19 5

,

5

,

24 17  5

,

8 

  

   

^

Y = −2 Y + 5

,

1 Z + 5

,

8

1

2

1

Zadanie domowe 6.

Proszę oszacować podwójną metodą najmniejszych kwadratów parametry strukturalne dru-giego równania.

Zadanie domowe 7.

Rozważmy następujący jednoznacznie identyfikowalny model oszacowany pośrednią metodą najmniejszych kwadratów :

^

Y 1 = Y + 2 Z + 2

2

1

^

Y 2 = 2 Y − Z = 1

1

2

Proszę wyznaczyć wartości ocen parametrów postaci zredukowanej tego modelu.

5