Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Эконометрика. Начальный курс

.pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
21.93 Mб
Скачать

Упражнения

91

а) Постройте 9 5 %-ное доверительное множество для

1 ) fo и (h \

2) 0г\

3)/?з;

4)0\ и 02-

б) Проверьте с 5%-ным уровнем значимости следующие гипотезы:

1 ) 02= 0 и = 0 ;

2 ) 0з = 0 (стоимость имущества несущественна);

3)020 (величина дохода несущественна);

4)02 — 1 (таким мог быть ответ вашего коллеги на вопрос о зависимости накопления от дохода);

5)02 — 1-57 (такое значение коэффициента 02 могло быть с вы­ сокой степенью надежности установлено для другой страны и вас интересует вопрос, верно ли это для вашей страны);

6 ) 02 = —5/?з (т.е. эффект дохода противоположен эффекту богатства в фиксированной пропорции).

в) Пусть некоторая семья имеет доход Y = 30 тыс. руб. и имущество стоимостью W = 52.5 тыс. руб.

1)Чему равна прогнозная величина ее накоплений?

2)В каком смысле эта семья может рассматриваться как сред­ няя между семьями 4 и 5 (упражнение 3.5)? Почему про­ гнозная величина ее накоплений не есть среднее между 3.5 и 1.5 тыс. руб.?

3)Постройте 95%-иый доверительный интервал для прогноз­ ной величины накоплений этой семьи.

3.7.Всегда ли доверительный интервал для 0 i + 02 шире каждого из доверительных интервалов для 0\ и 02? Бели да, то почему?

3.8.В этом упражнении изучается влияние преобразований зависимой и независимых переменных па МНК-оценки.

а) Что произойдет с МНК-оцеиками в парной регрессии у па х, если добавить константу к каждому наблюдению у7 к каждому на­ блюдению х? Что произойдет с МНК-оцеиками в множественной

92

Гл. 3 Модель множественной регрессии

регрессии у на xi и хг, если добавить константу С] к каждому наблюдению Х| и другую константу сг к каждому наблюдению Х2 ?

б) Что произойдет с МНК-оценками в множественной регрессии у на Xi и хг, если переменные xt и хг заменить их отклонениями от средних значений?

в) Что произойдет с МНК-оценками в множественной регрессии, ес­ ли умножить зависимую переменную Y на константу? если на константу умножить какой-либо регрессор?

3.9. Рассмотрим оценку вида /3 = ((Х'Я-) - 1 + 7 1) Х 'у для вектора коэффициентов регрессионного уравнения у = X f i + e. ( I — единичная к х к матрица.)

а) Найдите математическое ожидание, матрицу ковариаций и мат­ рицу среднеквадратичных отклонений оценки /3

(MSE(0) = Е((в - в)(в - 9)')).

б ) Можно ли найти 7 такое, что оценка /3 более эффективна, чем оценка метода наименьших квадратов /3 (т.е. для всех t = 1 , ..., к,

MSE(ft) < MSE(ft))?

3.10. Рассмотрим оценку вида/3 = ( Х 'Х + rD )~ l X 'y (ридж-регрессия (ridge regression)) для вектора коэффициентов регрессионного уравне­ ния у = Х /3 + е, где D — диагональная к х к матрица, состоящая из диагональных элементов матрицы Х 'Х .

а) Найдите математическое ожидание, матрицу ковариаций и мат­ рицу среднеквадратичных отклонений оценки /3

(MSE(O) = Е((0 - 0)(0 - 9)')).

б) Покажите, что существует г > 0 такое, что V(j3) < V(/3), где /3 — оценка метода наименьших квадратов.

в) Можно ли найти такое г > 0, что оценка /9 более эффективна, чем оценка метода наименьших квадратов /3 (т.е. для всех t = 1 , ..., к,

MSE(fr) < MSE(ft))?

3.11. После финансового кризиса спрос на чебуреки (см. упражнение 2.14) упал, и менеджер был вынужден тратить часть средств на рекла­ му. Для изучения зависимости объема продаж от цены и расходов на

Упражнения

93

рекламу менеджер использует следующую модель:

Qt Pi + PiPt +Рз<Н+ p4°i + £t-

В таблице 3.2 приведены данные наблюдений за 20 недель (t — номер недели, qt — количество проданных чебуреков, pt — цена одного чебу­

река (руб.), at

— затраты иа рекламу ( 1 0 0

руб.)).

Таблица 3.2

t

 

 

 

 

 

Qt

Pt

at

t

Qt

Pt

at

1

525

5.92

4.79

1 1

407

6.67

5.19

2

567

6.50

3.61

1 2

608

6.92

3.27

3

396

6.54

5.49

13

399

6.97

4.69

4

726

6 . 1 1

2.78

14

631

6.59

3.79

5

265

6.62

5.74

15

545

6.50

4.29

6

615

5.15

1.34

16

512

6 . 8 6

2.71

7

370

5.02

5.81

17

845

5.09

2 . 2 1

8

789

5.02

3.39

18

571

6.08

3.09

9

513

6.77

3.74

19

539

6.36

4.65

1 0

661

5.57

3.59

2 0

620

6 . 2 2

1.97

Используя данные таблицы 3.2, ответьте на следующие вопросы:

а) Отклик количества проданных чебуреков па изменение цены из­ меряется коэффициентом рз = dq/dp. Аналогично, dq/da = Рз + 2 /?4 <х. Какие знаки Рз, Рз, /34, вы ожидаете получить?

б) Найдите оценки коэффициентов регрессии и их стандартные

 

ошибки. Соответствуют ли знаки оценок вашим ожиданиям?

в)

Пусть себестоимость производства одного чебурека равна 2 рубля.

 

Тогда чистый доход за неделю задается формулой p ro fit — p q -

 

2 q1 0 0 а.

г)

Найдите оптимальную цену при расходах на рекламу, равных 280

 

руб.

д)

Найдите оптимальный уровень расходов на рекламу при цене че­

 

бурека, равной 6 руб.

е)

Помогите менеджеру найти оптимальное решение (максимизиру­

 

ющее чистый доход).

ж)

Найдите 95%-ные доверительные интервалы для Рз, Рз, Pi- Про­

 

верьте значимость влияния цены, а также расходов на рекламу

 

на количество проданных чебуреков.

94

Гл. 3. Модель множественной регрессии

3.12. В кейнсианской теории спрос на деньги зависит от доходов и про­ центных ставок. Рассмотрим следующую модель:

m t = 0i + 02Vt + РгЧ + fit,

(*)

где тп( — агрегат денежной массы Ml (млрд, долл.), yt — валовой внутренний продукт (ВВП) (млрд, долл.), it — процентные ставки по 6-месячным государственным облигациям США (6-month US Treasury Bills, %). В таблице 3.3 представлены данные по этим переменным за период 1960-1983 гг. по экономике США.

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.3

Год

Vt

mt

it

Год

Vt

mt

it

1960

506.5

141.8

3.247

1961

524.6

146.5

2.605

1962

565.0

149.2

2.908

1963

596.7

154.7

3.253

1964

637.7

161.8

3.686

1965

691.1

169.5

4.055

1966

756.0

173.7

5.082

1967

799.6

185.1

4.630

1968

873.4

199.4

5.470

1969

944.0

205.8

6.853

1970

992.7

216.5

6.562

1971

1077.6

230.7

4.511

1972

1185.9

251.9

4.466

1973

1326.4

265.8

7.178

1974

1434.2

277.5

7.926

1975

1549.2

291.1

6.122

1976

1718.0

310.4

5.266

1977

1918.3

335.5

5.510

1978

2163.9

363.2

7.572

1979

2417.8

389.0

10.017

1980

2631.7

414.1

11.374

1981

2954.1

440.6

13.776

1982

3073.0

478.2

11.084

1983

3309.5

521.1

8.750

Источник: E c o n o m ic

R e p o r t

o f th e P r e s id e n t, Department of Commerce,

Bureau of Economic Analysis.

а) Найдите оценки коэффициентов регрессии (*)• Интерпретируйте знаки коэффициентов.

б) Рассчитайте прогноз спроса на деньги при значениях: (1) у = 1000, г = 10 и (2) у = 2500, г = 5.

в) Рассчитайте эластичность спроса на деньги яг по доходам у и по процентным ставкам (dlnm/dlny, сИпяг/сПпг) в двух точках (1) и (2) из б). Сравните результаты.

г) Рассмотрим модель

\nmt = 0\ + 02 Inyt + 0з In it+£t-

(**)

Повторите б) и в) и сравните результаты, полученные по разным моделям. Сравните модели (*) и (**)• Какая из них вам представ­ ляется более предпочтительной?

Упражнения

95

3.13.Рассмотрим классическую модель линейной регрессии у = Х(3+е

сограничением Н(3 = г на вектор коэффициентов.

а) Покажите, что оценка метода наименьших квадратов при нали­ чии ограничения /3R, получаю!цаяся из решения соответствую­ щей задачи минимизации, следующим образом выражается через обычною оценку метода наименьших квадратов без учета ограни­ чения Эия:

Эя = Эия+ (Х'ХГ'Н' {Н(Х'Х)-'Н’)-1(г - нЪип).

б) Покажите, что

(НЭUR - г)' (Щ Х ' Х Г ' Н ')'* (НЗиа - г) = e'ReR - e'uaeuR,

где ея = у - Х 0 Л, еоа = У ~ -Х^иа ~ векторы остатков в ре­ грессиях с ограничениями и без ограничений, соответственно.

3.14. Оценивание модели yt = 0i + (hxt2 + /83X43 + /84X44 + £4 методом наименьших квадратов по 26 наблюдениям дало следующие результаты:

2/4 = 2 + 3.5x42 — 0.7 Х4 3 +

2 .ОХ4 4 +

Л2 = 0.882

(1 9 )

(2 2)

(1.5)

 

(в скобках даны значения t-статистик).

Оценивание той же модели при ограничении 02 = 04 дало следую­

щие результаты:

 

 

 

2/4 = 1.5 + 3.0 (xt2 + Х44) —0

.6 x43 + «4,

R2 = 0.876.

(2.7)

(2

4)

 

а) Проверьте значимость вектора 0/ = (/82,/83,/84) в регрессии без ограничений.

б) Проверьте ограничение /82 = /84.

3.15. В таблице 3.4 представлены реальный доход на душу населения

у(тыс. долл.), процент рабочей силы, занятой в сельском хозяйстве, xj

исредний уровень образования населения в возрасте после 25 лет хг (число лет, проведенных в учебных заведениях) для 15 развитых стран в 1983 г.

а) Проведите множественную регрессию у на константу, Х| и хг и проинтерпретируйте полученные результаты.

96 Гл. 3. Модель множественной регрессии

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.4

Страна

У

XI

х 2

Страна

У

Хх

х2

1

7

8

9

9

10

6

12

2

9

9

13

10

11

7

14

3

9

7

11

11

11

6

11

4

8

6

11

12

12

4

15

5

8

10

12

13

9

8

15

6

14

4

16

14

10

5

10

7

9

5

11

15

12

8

13

8

8

5

11

 

 

 

 

б) Определите s2,

 

и

 

 

 

 

в) Почему, как правило, константа не играет существенной роли при рассмотрении регрессии?

г) Постройте 95%-ные доверительные интервалы для коэффициен­ тов 01,02 и вычислите коэффициент детерминации R2 и скоррек­ тированный коэффициент детерминации

д) Проверьте па 5%-ном уровне значимость коэффициентов 0\,02-

3.16. Вместо того, чтобы оценивать параметры /3,, /32 в модели

у = Х 10 1+ Х 20г + е,

(*)

( Х и Х 2 п х к \, п х к2 матрицы, соответственно, /3lt/32 —векторы размерности к \,к 2, соответственно), строятся МНК-оцеики этих пара­ метров исходя из модели

y = X*i/3i+X2/32 + e*,

(**)

где X, —матрица остатков, полученных в результате регрессии каж­ дого столбца матрицы Х\ на Х 2.

а) Покажите, что полученная таким образом оценка вектора /32 сов­ падает с оценкой, полученной в результате регрессии у только на * 2.

б) Найдите смещение оценки вектора /32.

в) Покажите, что МНК-оценки вектора /3,, построенные по моделям

(*) и (**), совпадают.

Упражнения

97

3.17. Строится регрессия n х 1 векторау и & п х к матрицу регрессоров X и вычисляется коэффициент детерминации Д2. Затем к матрице X добавляется дополнительный (А:+ 1 )-й столбец, проводится регрессия у на новую матрицу и вычисляется коэффициент детерминации R%. При каких условиях Д2

3.18. Рассматривается стандартная линейная модель множественной

регрессии у = Х 0 +

е, где X — п х

к матрица ранга к.

 

 

 

 

а) Пусть G — к

х т матрица,

имеющая ранг т <

к,

 

и

пусть

L = {/3 : /3 = G~y для некоторого 7 }. Постройте тест для

про­

верки гипотезы Но : /3 € L против альтернативы Hi :

0

$

L.

б ) Пусть матрица X разбита на две матрицы X = [Xi Х 2), где Х х

— п х к \ матрица, Х 2 — п х к 2 матрица, и пусть q x = X 1Г1 , q2 = Х 2г 2, где г,, г 2 — известные векторы. Рассматривается новая модель у = СК1 4 , + ot2q2, где a b a 2 —скалярные параметры.

Каким образом, используя результаты а), можно проверить, явля­ ется ли новая модель приемлемой?

3.19.Покажите, что при добавлении в модель регрессора скорректиро­ ванный коэффициент детерминации Д^у увеличивается тогда и только тогда, когда t-статистика оценки коэффициента при этом регрессоре по модулю превосходит единицу.

3.20.Оценивание четырех регрессионных моделей на основании 40 на­ блюдений дало следующие результаты:

W =

20

+

0.8 A G E +

3.7 EDU,

 

Д2 = 0.40,

 

(5.0)

 

(0.09)

(I

31)

 

 

In и/ =

3.2 +

0.10 In AG E + 0.19 In EDU,

Д2 = 0.71,

 

(3.0)

 

(0 009)

 

(0.03)

 

 

W =

20

+

0.6 A G E +

0.4 E X P ,

 

Д2 = 0.59,

 

(0 3)

 

(0.09)

(0

12)

 

 

W = 2.05 +

0.5 A G E +

0.6 ED U +

0.2 E X P ,

R 2 = 0.63

 

(0 4)

 

(0.19)

(0.35)

(013)

 

(в скобках указаны стандартные ошибки), где W — зарплата работника, AG E — его возраст (в годах), ED U — уровень образования (число лет, проведенных в учебных заведениях), Е Х Р — стаж работы.

а) Сравните эти четыре регрессии с точки зрения их качества и про­ гностической силы.

б) Дайте интерпретацию коэффициентов при переменных A G E и InA G E в первом и втором уравнениях соответственно.

98 Гл. 3. Модель множественной регрессии

3.21. Рассмотрим 3 модели

а

Vt = 1 + e t,

yt = ад‘ + et,

0

yt = О + ^5 + £f

где £ = 1,... ,7\ е ~ N(0,<r2J). Во втором уравнении д — известная константа.

а) Покажите, что МНК-оценка параметра а в первом уравнении не может быть состоятельна. Верно ли то же самое для второго урав­ нении?

б) Являются ли состоятельными МНК-оценки параметров а и 0 в

третьем уравнении?

 

Указание. £3“ , *~2 = тг2/6,

, t~4 = 7г4/90.

3.22. Пусть истинная модель, yt = 0i+ 02x t2+0zx t3 +04х и +£«> удовле­ творяет условиям теоремы Гаусса-Маркова.Оценки 0 \, 02,03 являются МНК-оцепками в регрессии у на хъ и хз. Покажите, что

Е02 = 02 + 04 Za»! TgXt4

;t«I ’ 12

где Г|2 — МНК-остатки в регрессии хз на жз- Указание. Покажите сначала, что МНК-оценка коэффициента 02 в

уравнении yt = 0\ + 02x t2+ Рзх а + £i представляется в виде

ЕГ=1 П2У1

02 =

ЕГ=1-?2 •

3.23. Рассматривается классическая

линейная нормальная модель

у = Х 0 + е, V(e) = 2J, причем известно, что

Х 'Х

'5

2'

и 0i

= 3, 022.

2

4

 

 

 

а) Постройте 95%-ный доверительный интервал для в — Pi + 02-

б) Постройте 95%-иую доверительную область для вектора 1 ^ .

Упражнения

99

3.24. Для города и для деревни рассматриваются две модели парной регрессии. 2 0 наблюдений для города дали следующие результаты:

Х 'Х

‘2

0

2 0 ' ,

х у =

1 0 '

у 'у

=

30,

 

2

0

25

 

2 0

 

 

 

а 1 0 наблюдений для деревни —

 

 

 

 

 

Х 'Х

10

10

Х 'у

'8 '

у 'у

=

24.

10

2oJ ’

20 '

На 95%-ном доверительном уровне проверьте гипотезу о том, что эти две модели совпадают.

3.25. Проведены две регрессии ежеквартальных данных со второго квартала 1990 г. по третий квартал 2001 г. Они имеют следующий вид:

у = 40 + 0.3® 2

+ 0.8х3 - 1 -8 x4 .

Я2

= 0.82,

у = 60 + 0 .5 x2

+ 0 .6 x3 ,

Я2

= 0.75.

Для первой регрессии проверьте (на 95%-ном уровне значимости) гипо­ тезу Но: /? 4 = 1 .

3.26. Известно, что процесс, порождающий данные (истинная модель), описывается классической линейной моделью регрессии у = Х/З + е. Оценка Эл получается регрессией у на X (МНК-оценка) при ограни­ чении Н/3 = г. Найдите матрицу ковариаций V(/3ft) и сравните ее с матрицей ковариаций V(/3) — МНК-оценки в регрессии без ограниче­ ний. Как полученный вами результат соотносится с теоремой ГауссаМаркова?

3.27.При каких условиях добавление в уравнение еще одного регрес­ сора не изменяет коэффициент детерминации?

3.28.Оценивание производственной функции по методу наименьших квадратов дало следующие результаты:

InQ = 1.37 +0.632 In К + 0.452 In L, Я2 = 0.98, COV(0K J L ) = 0.055

(0 257) (0 219)

(в скобках даны стандартные ошибки). Проверьте гипотезы: а) эластичности по труду и каииталу совпадают; б) выполнено свойство постоянства отдачи на масштаб.

100

Гл. 3 Модель множественной регрессии

Замечание. В задаче не указано число наблюдений. Будут ли ваши вы­ воды зависеть от этого числа?

3.29. Рассматривается стандартная линейная регрессионная модель

y t = а + p x t + 6 w t + 6 z t + £(.

а) Какую регрессию следует осуществить, чтобы учесть (истинную) информацию, что 0 = 26?

б) Будет ли коэффициент детерминации Я2 этой регрессии (п. а)) больше, меньше или равен Я2 исходной регрессии?

в) Будут ли оценки параметра в в исходной модели и в п. а несме­ щенными?

г) Будет ли дисперсия этой оценки (п. а)) больше, меньше или равна дисперсии оценки в в исходной регрессии. Объясните на содержа­ тельном уровне.

3.30. В файле gnovgorod. х1в содержатся данные по стоимости квартир в Новгороде.

а) Постройте и оцените минимальную модель, с помощью которой вы сможеге оценить параметр г, равный относительному приро­ сту стоимости квартиры при добавлении к ней комнаты площа­ дью 18 кв.м.

б) Найдите 95%-ный доверительный интервал для г.

в) Помогает ли включение в модель дополнительных параметров бо­ лее точно оценить параметр г?

г) Можете ли вы предложить модель, в которой параметр г был бы одним из коэффициентов? Изменяется ли при этом способе оценивания доверительный интервал?

д) Зависит ли параметр г от количества комнат в квартире? Почему?

3.31. В примере рассматриваютсятся данные по стоимости квартир в Москве, собранные студентами первого курса РЭШ осенью 1997 г. Опи­ сание переменных содержится в таблице 3.5-

Даиные находятся в файле flat98s.xle