【西南财大课件计量经济学】JLJJ二章.pptx
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1、1作进行回归分析的具体操运用Eviews目的要求目的要求: 通过一元线性回归模型的建立过程,了解(重温)回归分析方通过一元线性回归模型的建立过程,了解(重温)回归分析方法的基本统计思想。掌握法的基本统计思想。掌握: 总体回归函数与样本回归函数的实质和联系;总体回归函数与样本回归函数的实质和联系;线性回归的基本假定及其意义;线性回归的基本假定及其意义;普通最小二乘估计及其性质;普通最小二乘估计及其性质;参数的点估计与区间估计;参数的点估计与区间估计;参数的假设检验;参数的假设检验;拟合优度的意义和作用;拟合优度的意义和作用;对因变量个别值和平均值的点预测和区间预测;对因变量个别值和平均值的点预测
2、和区间预测;2)(XfY )(XfY0102030051015YX散点图 第一节第一节 回归分析与回归方程回归分析与回归方程一、回归与相关一、回归与相关(一)经济变量之间的相互关系(一)经济变量之间的相互关系 1、相互关系相互关系函数关系函数关系:统计统计(相关)(相关)关系关系:2、相关关系的类型相关关系的类型1)从相关关系涉及的变量数量:从相关关系涉及的变量数量: 简单(一元)相关;简单(一元)相关; 多重(复)相关多重(复)相关 2)从变量相关的表现形式:)从变量相关的表现形式: 线性相关线性相关 ; 非线性相关非线性相关3)从变量相关关系变化的方向:正相关;)从变量相关关系变化的方向:
3、正相关; 负相关负相关 (变量间变化彼此没有联系时,称为不(零)相关变量间变化彼此没有联系时,称为不(零)相关)3)()(),(YVarXVarYXCorXY(二)相关系数(二)相关系数(复习)(复习) 变量X、Y的总体相关系总体相关系数数变量X、Y的样本相关系数样本相关系数 222222)()()()()(YYnXXnYXXYnYYXXYYXXrXY注意注意: 1、变量、变量X、Y都是随机变量,且相互对称,所以都是随机变量,且相互对称,所以YXXYrr 2、相关系数只反映两变量间线性相关的程度,不能说明其非线性相关关系、相关系数只反映两变量间线性相关的程度,不能说明其非线性相关关系 4、相关
4、系数虽能度量变量的线性相关程度,但不能确定变量之间的因果关、相关系数虽能度量变量的线性相关程度,但不能确定变量之间的因果关系,也不能说明它具体接近哪一条直线。系,也不能说明它具体接近哪一条直线。r 3、样本相关系数、样本相关系数 是总体相关系数是总体相关系数 的估计量,随着取样的不同,两者的估计量,随着取样的不同,两者之间有误差,其统计显著性有待检验。之间有误差,其统计显著性有待检验。4 例例 以下资料是以下资料是Whitney公司连续公司连续26周销售额和广告成本以及该周销售额和广告成本以及该城市各主要百货公司的销售总额(含城市各主要百货公司的销售总额(含Whitney公司的)和估计的竞公司
5、的)和估计的竞争对手的广告费(美元)争对手的广告费(美元) 周次周次Whitney公司公司百货公司百货公司销售总额销售总额其它百其它百货公司货公司的广告的广告费费 X2销售额销售额 Y广告费广告费X112170787119003710113200021994291149003369873251680685109002819941262266506980038976892500 这些数据是否能揭示出这些数据是否能揭示出Whitney公司所做的报纸广告带来的真公司所做的报纸广告带来的真实收益?实收益? 5广告费与销售额的散点图广告费与销售额的散点图 160000018000002000000220
6、00002400000260000001000020000300004000050000YX1009917. 0)()Y-Y)(21211XXXXYY(6广告费与市场占有率的散点图广告费与市场占有率的散点图0.540.560.580.600.620.6401000020000300004000050000WX188217.07(三)回归分析(三)回归分析 1、“回归回归”一词的一词的古典意义古典意义英国生物学家英国生物学家F.高尔顿(高尔顿(Francis Galton)在)在遗传学研究中首先提出的遗传学研究中首先提出的 8 2 2、“回归回归”一词的一词的现代意义现代意义: “回归回归”是关
7、于一个被解释变量(或因变量)对一个或多个解是关于一个被解释变量(或因变量)对一个或多个解释变量(或自变量)依存关系的研究。释变量(或自变量)依存关系的研究。 目的:根据已知的或固定的解释变量的值,去估计或预测被解目的:根据已知的或固定的解释变量的值,去估计或预测被解释变量的总体均值。释变量的总体均值。 回归分析就是要根据回归分析就是要根据X和和Y的观测数据,确定其变动的具体统计的观测数据,确定其变动的具体统计规律性。规律性。例:个人可支配收入和个人消费支出例:个人可支配收入和个人消费支出 即即 X Y平均变动轨迹(该函数称为回归函数)平均变动轨迹(该函数称为回归函数)93、 回归分析与相关分析
8、的联系和区别回归分析与相关分析的联系和区别联系联系:都是研究相关关系的方法。都是研究相关关系的方法。区别区别:相关分析:相关分析:* 所涉及的变量都为随机变量。所涉及的变量都为随机变量。回归分析:回归分析:* 需要区分变量之间的因果关系;需要区分变量之间的因果关系;* 则要通过建立回归方程,去估计(预测)因变量的平均值;则要通过建立回归方程,去估计(预测)因变量的平均值;* 因变量是随机变量(有一定的概率分布),自变量是非随机变量。因变量是随机变量(有一定的概率分布),自变量是非随机变量。* 主要是为刻画变量间的相关程度;主要是为刻画变量间的相关程度;* 不考虑变量之间的因果关系,不区分解释变
9、量和因变量,两变量对称不考虑变量之间的因果关系,不区分解释变量和因变量,两变量对称.10 二、总体回归函数(二、总体回归函数(PRF)(一)一个人为的(一)一个人为的例子例子(P17):):N=100户家庭分为户家庭分为10组组分析分析:每一收入组的家庭消费支出:每一收入组的家庭消费支出对给定的对给定的 ,所有可能出现的所有可能出现的Y值服从一定的分布,值服从一定的分布,称为称为X给定时给定时Y的的条件分布条件分布iXX取某定值时,取某定值时,Y取各种值的概率,称为取各种值的概率,称为Y的的条件概率条件概率,记为,记为)(iXYP 例如例如:X=60,Y取取4个个值中任一个值的条件概率各为值中
10、任一个值的条件概率各为 41)60(iXYP X=90,Y取取6个个值中任一个值的条件概率各为值中任一个值的条件概率各为61)90(iXYP 称为称为Y的的条件均值(条件期望)条件均值(条件期望)554158415741544151)60(iXYE例如例如结果列于表结果列于表2.1.2(P18)(iiiXYPYXYE)(11)()(iiXfXYEiiXXYE21)((二)总体回归函数的概念(二)总体回归函数的概念“条件期望(均值)条件期望(均值)”的的运动轨迹运动轨迹称为称为 回归函数回归函数。* Y对对X的回归直线:的回归直线: 回归函数形式为回归函数形式为直线直线* Y对对X的回归曲线:的
11、回归曲线: 回归函数形式为回归函数形式为曲线曲线 * 总体回归函数(总体回归函数(PRF):):总体因变量总体因变量Y的条件期望表示为解释的条件期望表示为解释变量变量X的某种函数的某种函数* 特别:总体回归函数为线性函数特别:总体回归函数为线性函数 ,即,即注意:总体回归函数的设定(通过定性分析、散点(布)图)注意:总体回归函数的设定(通过定性分析、散点(布)图)回归系数)是未知参数(、其中:22112 (三)(三)“线性线性”一词的含义(有两种解释)一词的含义(有两种解释) 1、模型就、模型就变量变量而言是线性的而言是线性的,例如例如iiXXYE21)(iiXXYE21)( 2、模型就、模型
12、就参数参数而言是线性的而言是线性的,例如例如221)(iiXXYEXXYEi1)(21 注注:在计量经济学中,从回归理论的发展、参数的估计方法来说,主要考:在计量经济学中,从回归理论的发展、参数的估计方法来说,主要考虑的是模型就虑的是模型就参数参数而言是线性的情形。而言是线性的情形。13三、随机扰动项三、随机扰动项 * 随机扰动项(随机扰动项( u ui ): 因变量因变量Yi i与总体条件均值(期望)与总体条件均值(期望)E(Y/Xi E(Y/Xi ) 的偏差(离差)。的偏差(离差)。)(iiiXYEYuiiXXYE21)(即即* 总体回归函数可以表示为总体回归函数可以表示为: iiiXYE
13、Y)(iiiXY21 条件期望形式条件期望形式:说明说明X对对Y的条件期望的条件期望影响影响 随机设定形式随机设定形式u ui i说明除了说明除了X对对Y的影响以的影响以外,其余未被纳入模型的外,其余未被纳入模型的诸多因素对诸多因素对Y的综合影响的综合影响14 6、变量的内在随机性、变量的内在随机性总体回归函数中引进随机扰动项的主要原因:总体回归函数中引进随机扰动项的主要原因:1、作为未知影响因素的代表、作为未知影响因素的代表2、作为无法取得数据的已知因素的代表、作为无法取得数据的已知因素的代表3、作为众多细小影响因素的综合代表、作为众多细小影响因素的综合代表4、模型的设定误差、模型的设定误差
14、 5、变量的观测误差、变量的观测误差15四、样本回归函数(四、样本回归函数(SRF) (一)样本回归直线(回归曲线)样本回归直线(回归曲线):以样本数据拟合的直线(曲以样本数据拟合的直线(曲线),它是总体回归线的近似反映。线),它是总体回归线的近似反映。 仍以家庭可支配收入与消费支出的关系为例,从总体中各抽取仍以家庭可支配收入与消费支出的关系为例,从总体中各抽取10户观测,两随机样本的结果为户观测,两随机样本的结果为(P21 表表2.1.3、表、表2.1.4)。 将资料绘成散布(点)图,每个随机样本的将资料绘成散布(点)图,每个随机样本的10对观察值的点都对观察值的点都呈现明显的线形趋势,拟合
15、两条(样本回归)直线呈现明显的线形趋势,拟合两条(样本回归)直线 : SRF(1) SRF(2) 16总体回归函数总体回归函数样本样本1回归函数回归函数样本样本2回归函数回归函数17iiieXY21iiiiieXeYY21iiieYYie (二)(二)样本剩余项(残差)样本剩余项(残差):因变量与样本条件均值的离差因变量与样本条件均值的离差(偏差),记为(偏差),记为 即即 回归分析的目的:回归分析的目的:用样本回归函数(用样本回归函数(SRF)去估计总体回归函)去估计总体回归函数(数(PRF) 即用即用iiXY21去估计去估计iiXXYE21)(iiiXY2118第二节第二节 简单线性回归模
16、型的最小二乘法简单线性回归模型的最小二乘法 一、一、古典(基本)假定古典(基本)假定 简单线性回归模型:简单线性回归模型: iiiuXY21 1)重复抽样中,解释变量重复抽样中,解释变量 是一组固定的值或虽然是随机的,是一组固定的值或虽然是随机的,但与干扰项但与干扰项 独立;独立;iXiu (二)(二)对随机扰动项对随机扰动项 (或分布(或分布 )的假定)的假定 iuiY(一一) 对变量和模型的假定对变量和模型的假定 2) 无测量误差;无测量误差;iX 3)模型设定正确(不存在设定误差)模型设定正确(不存在设定误差)19 假定假定1:干扰项的均值为零,即:干扰项的均值为零,即 0)|(iiXu
17、EiiiXXYE21)|( 20 假定假定2:同方差性或的方差相等同方差性或的方差相等,即即 2)|(iiXuVar2)|(iiXYVar21), 0(2Nui假定假定3:无自相关假定,即无自相关假定,即0),(jiuuCov0),(jiYYCov假定假定4:扰动项与解释变量之间不相关扰动项与解释变量之间不相关0),(iiXuCov假定假定5:随机扰动项服从正态分布随机扰动项服从正态分布),(221iiXNY22 二、普通最小二乘法(二、普通最小二乘法(OLS)),( ,),(),(2211nnYXYXYX 最小二乘法的数学原理最小二乘法的数学原理:将观察值将观察值在直角坐标系中绘制出来在直角
18、坐标系中绘制出来iiiuXY21iXY21iie2322)(iiiYYeQ 最小二乘法的基本思想(最小二乘法的基本思想(原则)原则):寻找寻找实际值与拟合值的离实际值与拟合值的离差平方和差平方和为为最小最小的回归直线的回归直线。 22122)()(iiiiiXYYYe 根据微积分中求极值的原理根据微积分中求极值的原理 2121()2 ()0iiieYX 0)(2)(2122iiiiXXYeiiXY21iiYY设样本回归方程为设样本回归方程为:实际值与拟合值的离差:实际值与拟合值的离差:离差平方和:离差平方和:2422121iiiiiiXXYXXnY222)(iiiiiiXXnYXYXn)()(
19、222XXYiiiSSXXYYXX解方程组解方程组得得XXxiiYYyii22iiixyxXY21122注:令注:令截距项截距项 :当解释变量为零时,被解释变量的取值;当解释变量为零时,被解释变量的取值; 斜率项斜率项 :当解释变量每变动一个单位时,被解释变量平均:当解释变量每变动一个单位时,被解释变量平均变动变动 个单位。个单位。12iiYX25)7 . 1 . 2(21iiXYYYyii) 8 . 1 . 2(21iiieXY)()(XXyii2121iiixXXy22)(样本回归函数的表现形式:样本回归函数的表现形式:)()16. 2 . 2(2离差表现形式iixy注:注:26 例例 讨
20、论讨论家庭收入家庭收入X对对家庭消费支出家庭消费支出Y的影响问题的影响问题。如果通过如果通过调查得到一组数据:(百元)调查得到一组数据:(百元) 187.76461.62121114413232013400260430229006605402116008406502725001350770384900266089039810035109100551000060501012066144007920合计540299.74300822893.62XXYXY274845.054043008107 .2995406 .22893102805. 321XYXY4845. 0805. 3222)(iiiii
21、iXXnYXYXn例:例:P2528三、三、OLS回归直线的性质回归直线的性质(数值性质数值性质),(YXiYY 0ie 或e=0(一)(一) 回归直线通过样本均值点回归直线通过样本均值点XY2112YX(二)估计值的均值等于实际观测值的均值(二)估计值的均值等于实际观测值的均值 nXnYii)(21nXXYi)(22nXXYi)(22YnXXYi)(2(三)剩余项(残差)的和为零或均值为零(三)剩余项(残差)的和为零或均值为零iiiYYe0)(2)(2112iiiXYe(P24)0)()(21iiiiiXYYYe0neei29(四)预测(估计)值与剩余项不相关,即(四)预测(估计)值与剩余项
22、不相关,即 (五)解释变量与剩余项不相关,即(五)解释变量与剩余项不相关,即0),(iieXCOV0),(iieYCOV由协方差的定义有 ),(iieYCOV)()(iiiieEeYEYE)(iieYYEiieyE0neyii0iiey(证明见教材P27),iieXCOV()()(iiiieEeXEXE)(1XXeeniiiiXen10)(121iiiXXYn由正规方程组第二个方程得: 0)(2)(2122iiiiXXYe30残差和为零残差和为零自变量与残差不相关自变量与残差不相关平均数相等平均数相等拟合值与残差不相关拟合值与残差不相关iiiiieXeYY21 回归直线过回归直线过 点点),(
23、YXiYY 00eei或0),(iieYCOV0),(iieXCOV31 四、最小二乘估计式的四、最小二乘估计式的统计性质统计性质 (前提:满足古典(基本)假定)前提:满足古典(基本)假定) iY12 1、线性性:、线性性: 、 都是都是 的线性函数;的线性函数;注:正态分布的线性组合仍服从正态布注:正态分布的线性组合仍服从正态布 22iiixyx2)(iiixYYxXY21), 0(2Nui),(221iiXNY22)(iiiiiixnYxxYxi2iixYXYx2(01)iiiiiiixKKKK Xx注:令, (是常数),且;i21()iixXYnx iiiiiYKYxx2322、无偏性、
24、无偏性证:)(1E)(2XYE)()(2EXYE1221)XX(11()E22)(E证:)(2E)(iiiYxxE2)(2iiiYExx2212)(iiiiuXExx33 3、最小方差性、最小方差性12 先求先求 和和 的方差的方差 P2922222222222222222222)(iiiiiiiiiiiiiixxxxxxxxxKKEKEVar)()()()()()(2Var22ix附:证明:341()Var 222iixnX证明(见附录证明(见附录P49)2222222222222222222222222222222222211112111)1(iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii
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