《时间数列分析》课件.ppt
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1、第四章第四章 时间数列分析时间数列分析第一节第一节 时间数列的种类和编制方法时间数列的种类和编制方法第二节第二节 时间数列的传统分析指标时间数列的传统分析指标第三节第三节 长期趋势的测定长期趋势的测定第四节第四节 季节变动、循环变动和剩余变动的测定季节变动、循环变动和剩余变动的测定第五节第五节 时间数列预测方法时间数列预测方法本章主要内容第一节第一节 时间数列的种类和编制方法时间数列的种类和编制方法一、时间数列的概念一、时间数列的概念 时间数列是统计数据(指标数值)按时间顺序排列而形时间数列是统计数据(指标数值)按时间顺序排列而形成的数列,又称时间序列或动态数列。成的数列,又称时间序列或动态数
2、列。时间数列的构成要素时间数列的构成要素例例时间(时间(t)各时间上的指标数值(各时间上的指标数值(y)1研究时间数列的意义研究时间数列的意义(1 1)可以反映现象发展变化的过程和特点)可以反映现象发展变化的过程和特点(2 2)是研究现象发展变化的趋势和规律的重要依据)是研究现象发展变化的趋势和规律的重要依据(3 3)是对现象未来状态进行科学预测的重要依据)是对现象未来状态进行科学预测的重要依据时间数列分析方法时间数列分析方法传统时间数列分析法传统时间数列分析法指标分析指标分析因素分析因素分析现代时间数列分析法现代时间数列分析法趋势分析和预测趋势分析和预测32二、时间数列种类二、时间数列种类按
3、数据形式分按数据形式分绝对数时间数列绝对数时间数列相对数时间数列相对数时间数列平均数时间数列平均数时间数列时期数列时期数列时点数列时点数列例例1 绝对数时间数列是基本数列绝对数时间数列是基本数列 除时期数列前后期数值可以相加有意义外,其他三除时期数列前后期数值可以相加有意义外,其他三 种数列前后期数值相加都无意义种数列前后期数值相加都无意义 时期数列与时点数列区别时期数列与时点数列区别n注意事项注意事项按观察数据按观察数据性质与形态分性质与形态分纯随机型时间数列纯随机型时间数列确定型时间数列确定型时间数列 长期趋势形态长期趋势形态季节变动形态季节变动形态循环波动形态循环波动形态2(见教材(见教
4、材P296P296)n注意事项注意事项 纯随机型时间数列无常态变动规则,可用随机理论去研究纯随机型时间数列无常态变动规则,可用随机理论去研究 确定型时间数列要注意各种变动形态的概念区别确定型时间数列要注意各种变动形态的概念区别三、时间数列的编制三、时间数列的编制1时间单位的选择时间单位的选择进行宏观分析:采用进行宏观分析:采用“年度年度”为时间单位的数据,为时间单位的数据,通常五年以上数据。通常五年以上数据。进行季节变动分析:采用进行季节变动分析:采用“季度季度”或或“月度月度”为时间为时间 单位的数据,且必须三年以上各季或各月数据。单位的数据,且必须三年以上各季或各月数据。进行微观分析:可采
5、用进行微观分析:可采用“年度年度”、“季度季度”、“月度月度”、“每日每日”、“每小时每小时”或或“每分钟每分钟”为时间单位的数为时间单位的数据。据。p时间跨度或间隔应相等时间跨度或间隔应相等 p总体范围应该保持一致总体范围应该保持一致 p指标的经济内容应该相同指标的经济内容应该相同 p计算方法和计量单位应一致计算方法和计量单位应一致 总原则总原则:可比原则可比原则2时间数列的编制原则时间数列的编制原则通过时间数列的通过时间数列的通过时间数列的通过时间数列的分析指标分析指标分析指标分析指标来揭示现象的发展来揭示现象的发展来揭示现象的发展来揭示现象的发展变化状况和发展变化程度变化状况和发展变化程
6、度变化状况和发展变化程度变化状况和发展变化程度通过对影响时间数列的通过对影响时间数列的通过对影响时间数列的通过对影响时间数列的构成因素构成因素构成因素构成因素进行分解分进行分解分进行分解分进行分解分析,揭示现象随时间变化而演变的规律析,揭示现象随时间变化而演变的规律析,揭示现象随时间变化而演变的规律析,揭示现象随时间变化而演变的规律第二节第二节第二节第二节 时间数列传统分析指标时间数列传统分析指标时间数列传统分析指标时间数列传统分析指标一、水平指标一、水平指标(绝对形式的动态指标)(绝对形式的动态指标)发展水平发展水平平均发展水平平均发展水平增长量增长量平均增长量平均增长量或或 指时间数列中每
7、一项指标数值。指时间数列中每一项指标数值。它是计算其他时间数它是计算其他时间数列分析指标的基础。列分析指标的基础。设时间数列中各期发展水平为:设时间数列中各期发展水平为:或:或:或:或:最初水平最初水平中间水平中间水平最末水平最末水平(N 项数据)项数据)(n+1 项数据)项数据)(一)发展水平(一)发展水平(二二)序时平均数序时平均数根据根据绝对数时间数列绝对数时间数列计算序时平均数计算序时平均数1例例(1)由)由时期数列时期数列计算计算 序时平均数是时间数列中各期发展水平的平均数,序时平均数是时间数列中各期发展水平的平均数,也称动态平均数或平均发展水平也称动态平均数或平均发展水平(2)由)
8、由时点数列时点数列计算计算由由连续连续时点数列计算时点数列计算对于对于对于对于逐日逐日逐日逐日记录的记录的记录的记录的时点数列视其为时点数列视其为时点数列视其为时点数列视其为连续连续连续连续例例由由由由连续连续连续连续时点数列计算时点数列计算时点数列计算时点数列计算 间隔不相等间隔不相等时,采用时,采用加权算术平均法加权算术平均法对于每变动一次才登对于每变动一次才登对于每变动一次才登对于每变动一次才登记一次的记一次的记一次的记一次的时点数列时点数列时点数列时点数列见教材见教材P298P298例例8-28-2间断时点且间断时点且间隔相等间隔相等例例间断时点且间断时点且间隔不相等间隔不相等例例不是
9、逐日记录,而是不是逐日记录,而是不是逐日记录,而是不是逐日记录,而是每每隔一段时间登记一次,隔一段时间登记一次,表现为期初或期末值表现为期初或期末值采用采用简单简单序时平均法序时平均法采用采用加权加权序时平均法序时平均法以不等的间隔长度为权数以不等的间隔长度为权数根据根据相对数和平均数时间数列相对数和平均数时间数列计算序时平均数计算序时平均数2 a a、b b均为时期数列时均为时期数列时均为时期数列时均为时期数列时 a a、b b均为时点数列时均为时点数列时均为时点数列时均为时点数列时a a为时期数列、为时期数列、为时期数列、为时期数列、b b为时点数列时为时点数列时为时点数列时为时点数列时例
10、例(三)增长量(三)增长量逐期增长量:逐期增长量:累计增长量:累计增长量:增长量是报告期水平与基期水平之差增长量是报告期水平与基期水平之差增长量根据采用的基期不同分为增长量根据采用的基期不同分为(个量)(个量)(总量)(总量)逐期增长量与累计增长量之间的关系逐期增长量与累计增长量之间的关系累计增长量等于累计增长量等于相应相应各期逐期增长量之和各期逐期增长量之和相邻两期的累计增长量之差等于相邻两期的累计增长量之差等于相应相应的逐期增长量的逐期增长量年距增长量年距增长量=报告期水平上年同期水平报告期水平上年同期水平(四)平均增长量(四)平均增长量平均增长量是逐期增长量的平均数平均增长量是逐期增长量
11、的平均数水平法水平法原理:原理:按此平均增长量推算的期末理论水平等于期末实际水平按此平均增长量推算的期末理论水平等于期末实际水平总和法总和法原理:原理:按此平均增长量推算的理论水平之和等于实际水平之和按此平均增长量推算的理论水平之和等于实际水平之和例例二、速度指标二、速度指标(相对形式的动态指标)(相对形式的动态指标)发展速度发展速度平均发展速度平均发展速度增长速度增长速度平均增长速度平均增长速度(一)发展速度(一)发展速度定基发展速度:定基发展速度:环比发展速度:环比发展速度:发展速度是报告期水平与基期水平之比发展速度是报告期水平与基期水平之比发展速度根据采用的基期不同分为发展速度根据采用的
12、基期不同分为(各期速度)(各期速度)(总速度)(总速度)例例定基发展速度与环比发展速度之间的关系定基发展速度与环比发展速度之间的关系定基发展速度等于定基发展速度等于相应相应各环比发展速度的连乘积各环比发展速度的连乘积相邻两期的定基发展速度之商等于相邻两期的定基发展速度之商等于相应相应的环比发展速度的环比发展速度年距发展速度年距发展速度 =报告期水平报告期水平上年同期水平上年同期水平(同比发展速度)(同比发展速度)(二)增长速度(二)增长速度定基增长速度:定基增长速度:环比增长速度:环比增长速度:增长速度是增长量与基期水平之比,又称增长率(降低率),等于增长速度是增长量与基期水平之比,又称增长率
13、(降低率),等于发展速度减发展速度减1 1。增长速度根据增长量的不同分为增长速度根据增长量的不同分为无换算关系无换算关系年距增长速度年距增长速度(同比增长率)(同比增长率)例例增长增长1%1%的绝对值的绝对值例例 指现象每增长指现象每增长11所代表的实际数量所代表的实际数量(三)平均发展速度(三)平均发展速度平均发展速度是各期发展速度的平均数平均发展速度是各期发展速度的平均数水平法(几何平均法)水平法(几何平均法)原理:原理:各期环比发展速度的几何平均数,各期环比发展速度的几何平均数,此平均发展此平均发展 速度推算的期末水平等于期末实际水平。速度推算的期末水平等于期末实际水平。例例解这个一元高
14、次方程,其正根即为平均发展速度。解这个一元高次方程,其正根即为平均发展速度。一般要查平均发展速度查对表确定一般要查平均发展速度查对表确定累计法(方程法)累计法(方程法)原理:原理:按此平均发展速度推算的各期理论水平之和按此平均发展速度推算的各期理论水平之和 等于各期实际水平之和。等于各期实际水平之和。一、时间数列的构成与分解一、时间数列的构成与分解1、社会经济指标的时间数列包含以下四种变动因素:、社会经济指标的时间数列包含以下四种变动因素:长期趋势(长期趋势(T T)季节变动(季节变动(S S)循环变动(循环变动(C C)随机变动(随机变动(I I)第三节第三节第三节第三节 长期趋势的测定长期
15、趋势的测定长期趋势的测定长期趋势的测定2 2时间数列的经典模式:时间数列的经典模式:(1 1)加法模型:)加法模型:计量单位相同的总计量单位相同的总量指标量指标是对长期趋势所产生的是对长期趋势所产生的偏差,(偏差,(+)或()或(-)各个组成部分所具有的变动数值是各自独立,彼此相各个组成部分所具有的变动数值是各自独立,彼此相加的,从而整个时间数列数值与各种构成之间的数量加的,从而整个时间数列数值与各种构成之间的数量关系表现为下列公式:关系表现为下列公式:Y=T+S+C+IY=T+S+C+I3 3变动因素的分解:变动因素的分解:(1 1)加法模型用减法。例:)加法模型用减法。例:T=Y-T=Y-
16、(S+C+IS+C+I)(2 2)乘法模型用除法。例:)乘法模型用除法。例:T=Y/T=Y/(SCISCI)Y=TSCIY=TSCI是对原数列指标增是对原数列指标增加或减少的百分比加或减少的百分比各个组成部分所具有的变动数值是相互依存,彼此相乘的,各个组成部分所具有的变动数值是相互依存,彼此相乘的,从而整个时间数列数值与各种构成之间的数量关系应该表从而整个时间数列数值与各种构成之间的数量关系应该表现为下列公式:现为下列公式:(2 2)乘法模型:)乘法模型:计量单位相同的总计量单位相同的总量指标量指标二、长期趋势(二、长期趋势(T T)的测定)的测定(一)修匀法:基本目的就是消除影响事物变化的非
17、基本因素(一)修匀法:基本目的就是消除影响事物变化的非基本因素 1 1、随手法、随手法2 2、时距扩大法和序时平均法、时距扩大法和序时平均法例例 时距扩大法时距扩大法是按较长的时距将原数列加以归并,以消除季节变动和是按较长的时距将原数列加以归并,以消除季节变动和偶然因素的影响。只适用于时期数列。偶然因素的影响。只适用于时期数列。序时平均法序时平均法是分段计算序时平均数,以消除季节变动和偶然因素的是分段计算序时平均数,以消除季节变动和偶然因素的影响。适用于时期数列和时点数列。影响。适用于时期数列和时点数列。3 3、移动平均法、移动平均法对时间数列的各项数值,按照一定的时间间隔进行对时间数列的各项
18、数值,按照一定的时间间隔进行逐期移动逐期移动,计算,计算出一系列出一系列序时平均数序时平均数,形成,形成一个新的时间数列一个新的时间数列。以此削弱不规则变动。以此削弱不规则变动的影响,显示出原数列的长期趋势。的影响,显示出原数列的长期趋势。原数列原数列新数列新数列y y1 1y y4 4y2y y3 3y y5 5y y6 6原数列原数列新数列新数列y1y1y4y4y2y2y3y3y5y5y6y6奇数项平均奇数项平均偶数项平均偶数项平均新数列项数原数列项数移动项数新数列项数原数列项数移动项数1例例步骤:步骤:应注意的问题应注意的问题 1 1、移动平均对数列具有平滑修匀作用,平均项数越多,平滑修
19、匀作、移动平均对数列具有平滑修匀作用,平均项数越多,平滑修匀作用越强;用越强;2 2、一般应选择奇数项进行移动平均,若选择偶数项进行移动平均需、一般应选择奇数项进行移动平均,若选择偶数项进行移动平均需再移正平均;再移正平均;3 3、若原数列呈周期变动,应选择现象的变动周期作为平均的时距长、若原数列呈周期变动,应选择现象的变动周期作为平均的时距长度;度;4 4、由移动平均数组成的趋势值数列,较原数列的项数少,不能完整、由移动平均数组成的趋势值数列,较原数列的项数少,不能完整地反映原数列的长期趋势,不便于直接根据修匀后的数列进行预测。地反映原数列的长期趋势,不便于直接根据修匀后的数列进行预测。(二
20、)长期趋势的数学模型(二)长期趋势的数学模型(以时间(以时间t为自变量构造趋势方程)为自变量构造趋势方程)时间时间序号序号数列数列t1t2t3t4t5t6t7-3-2-10123y1y2y3y4y5y6y7时间时间序号序号数列数列t1t2t3t4t5t6-5-3-1135y1y2y3y4y5y6时间时间序号序号数列数列t1t2t3t4t5t6t71234567y1y2y3y4y5y6y7时间序号(时间序号(按序随意编制)按序随意编制)(长期)(长期)趋势值、预测(估计)值趋势值、预测(估计)值1.1.模型的选择模型的选择(图形判断、差分法判断、图形判断、差分法判断、经验判断、自相关系数数列判断
21、等)经验判断、自相关系数数列判断等)差分法差分法差分:差分:时间数列相继数值的差异。时间数列相继数值的差异。u一级差分一级差分(逐期增长量逐期增长量)的结果大致相同。则配模型的结果大致相同。则配模型u二级差分的结果大致相同。则配模型二级差分的结果大致相同。则配模型u相继两期水平相继两期水平(环比发展速度环比发展速度)的比值相同。则配模型的比值相同。则配模型2.求解模型参数(求解模型参数(最小平方法最小平方法最小平方法最小平方法)根据回归分析中的最小平方法原理,使各实际观察值与趋势值的离差平方根据回归分析中的最小平方法原理,使各实际观察值与趋势值的离差平方和为最小。和为最小。直线趋势方程:直线趋
22、势方程:经济意义:经济意义:数列水平的平均增长量数列水平的平均增长量例例当当 t=0时,有:时,有:假定不存在长期趋势或长期趋势不明显假定不存在长期趋势或长期趋势不明显 。根据原时间序列通过根据原时间序列通过简单平均计算季节指数。简单平均计算季节指数。一、季节变动的测定一、季节变动的测定季节指数(季节指数(S S)季节指数季节指数是以全年月或季资料的平均数为基础计算的,反映季是以全年月或季资料的平均数为基础计算的,反映季节变动的相对数。节变动的相对数。(一一)按月(或按季)平均法按月(或按季)平均法第四节第四节第四节第四节 季节变动、循环变动和剩余变动的测定季节变动、循环变动和剩余变动的测定季
23、节变动、循环变动和剩余变动的测定季节变动、循环变动和剩余变动的测定例例计算步骤:计算步骤:季度季度年份年份第一年第一年第二年第二年各年同季合计各年同季合计同季平均数同季平均数季节指数季节指数全全 年年4 4个季度合计个季度合计4 4个季度平均个季度平均400400一一二二四四三三如果某一月份或季度有明显的季节变化,各期的季节指数应大于或小于如果某一月份或季度有明显的季节变化,各期的季节指数应大于或小于100%100%根据季节指数与其平均数根据季节指数与其平均数(100%)(100%)的偏差程度测定季节变动的程度的偏差程度测定季节变动的程度 季节指数的平均数等于季节指数的平均数等于100%,各月
24、,各月(或季或季)的指数之和等于的指数之和等于1200%(1200%(或或400%)400%)如果现象没有季节变动,各期的季节指数等于如果现象没有季节变动,各期的季节指数等于100%当存在向上的长期趋势时,原资料平均法对于每年前面季节的季节当存在向上的长期趋势时,原资料平均法对于每年前面季节的季节比率有所贬低,对后面季节的季节比率则有所夸大。反则反之。比率有所贬低,对后面季节的季节比率则有所夸大。反则反之。先将序列中的先将序列中的长期长期趋势予以消除,再计算季节指数趋势予以消除,再计算季节指数(二)长期趋势剔除法二)长期趋势剔除法1、计算长期趋势(、计算长期趋势(T)2、乘法模式分解,剔除长期
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