第六章+自相关.ppt
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1、1计量经济学计量经济学第六章第六章自自 相相 关关2引子引子:t检验和检验和F检验一定就可靠吗检验一定就可靠吗?研究居民储蓄存款研究居民储蓄存款 与居民收入与居民收入 的关系:的关系:用普通最小二乘法估计其参数,结果为用普通最小二乘法估计其参数,结果为 (1.8690)(0.0055)=(14.9343)(64.2069)3检验结果表明:检验结果表明:回归系数的标准误差非常小,回归系数的标准误差非常小,t 统统计量较大,说明居民收入计量较大,说明居民收入 对居民储蓄存款对居民储蓄存款 的的影响非常显著。同时可决系数也非常高,影响非常显著。同时可决系数也非常高,F统计量统计量为为4122.531
2、,也表明模型异常的显著。,也表明模型异常的显著。但此估计结果可能是虚假的,但此估计结果可能是虚假的,t t统计量和统计量和F F统计量统计量都被虚假地夸大,因此所得结果是不可信的。为都被虚假地夸大,因此所得结果是不可信的。为什么呢什么呢?4 本章讨论四个问题:什么是自相关什么是自相关 自相关的后果自相关的后果 自相关的检验自相关的检验 自相关性的补救自相关性的补救第六章第六章 自相关自相关5第一节第一节 什么是自相关什么是自相关 本节基本内容本节基本内容:自相关的概念自相关的概念 自相关产生的原因自相关产生的原因 自相关的表现形式自相关的表现形式 6一、自相关的概念一、自相关的概念自相关自相关
3、(auto correlation),又称),又称序列相关序列相关(serial correlation)是指总体回归模型的随机)是指总体回归模型的随机误差项之间存在相关关系。即不同观测点上的误差项之间存在相关关系。即不同观测点上的误差项彼此相关。古典假定中假设随机误差项误差项彼此相关。古典假定中假设随机误差项是不相关的,即是不相关的,即:如果该假定不能满足则称存在着自相关。自相如果该假定不能满足则称存在着自相关。自相关的程度用关的程度用自相关系数自相关系数表示。表示。7一阶自相关系数一阶自相关系数自相关系数自相关系数 的定义与普通相关关系的公式形式相同的定义与普通相关关系的公式形式相同的取值
4、范围为的取值范围为式(式(6.1)中)中 是是 滞后一期的随机误差项。滞后一期的随机误差项。因此,将式(因此,将式(6.1)计算的自相关系数)计算的自相关系数 称为一阶自称为一阶自相关系数。相关系数。8二、自相关产生的原因二、自相关产生的原因自自相相关关产产生生的的原原因因经济系统的惯性经济系统的惯性经济活动的滞后效应经济活动的滞后效应 数据处理造成的相关数据处理造成的相关蛛网现象蛛网现象 模型设定偏误模型设定偏误 9自相关现象大多出现在自相关现象大多出现在时间序列数据时间序列数据中,而经济系中,而经济系统的经济行为都具有时间上的惯性。统的经济行为都具有时间上的惯性。如如GDP、价格、就业等经
5、济指标都会随经济系统的、价格、就业等经济指标都会随经济系统的周期而波动。例如,在经济高涨时期,较高的经济周期而波动。例如,在经济高涨时期,较高的经济增长率会持续一段时间,而在经济衰退期,较高的增长率会持续一段时间,而在经济衰退期,较高的失业率也会持续一段时间,这种现象就会表现为经失业率也会持续一段时间,这种现象就会表现为经济指标的自相关现象。济指标的自相关现象。原因原因1经济系统的惯性经济系统的惯性10滞后效应是指某一指标对另一指标的影响不仅限于当滞后效应是指某一指标对另一指标的影响不仅限于当期而是延续若干期。由此带来变量的自相关。期而是延续若干期。由此带来变量的自相关。例如,居民当期可支配收
6、入的增加,不会使居民的消例如,居民当期可支配收入的增加,不会使居民的消费水平在当期就达到应有水平,而是要经过若干期才费水平在当期就达到应有水平,而是要经过若干期才能达到。因为人的消费观念的改变客观上存在自适应能达到。因为人的消费观念的改变客观上存在自适应期。期。原因原因2 经济活动的滞后效应经济活动的滞后效应11因为某些原因对数据进行了修整和内插处理,因为某些原因对数据进行了修整和内插处理,在这样的数据序列中就会有自相关。在这样的数据序列中就会有自相关。例如,将月度数据调整为季度数据,由于采用例如,将月度数据调整为季度数据,由于采用了加合处理,修匀了月度数据的波动,使季度了加合处理,修匀了月度
7、数据的波动,使季度数据具有平滑性,这种平滑性产生自相关。对数据具有平滑性,这种平滑性产生自相关。对缺失的历史资料,采用特定统计方法进行内插缺失的历史资料,采用特定统计方法进行内插处理,使得数据前后期相关,产生了自相关。处理,使得数据前后期相关,产生了自相关。原因原因3数据处理造成的相关数据处理造成的相关12原因原因4 4蛛网现象蛛网现象蛛网现象是微观经济学中的蛛网现象是微观经济学中的一个概念。它表示某种商品一个概念。它表示某种商品的供给量受前一期价格影响的供给量受前一期价格影响而表现出来的某种规律性,而表现出来的某种规律性,即呈蛛网状收敛或发散于供即呈蛛网状收敛或发散于供需的均衡点需的均衡点。
8、许多农产品的供给呈现为许多农产品的供给呈现为蛛网现象,供给对价格的蛛网现象,供给对价格的反应要滞后一段时间,因反应要滞后一段时间,因为供给需要经过一定的时为供给需要经过一定的时间才能实现。如果时期间才能实现。如果时期 的价格的价格 低于上一期的低于上一期的价格价格 ,农民就会减少,农民就会减少时期时期 的生产量。如的生产量。如此则形成蛛网现象,此时此则形成蛛网现象,此时的供给模型为的供给模型为:13如果模型中省略了某些重要的解释变量或者模型函如果模型中省略了某些重要的解释变量或者模型函数形式不正确,都会产生系统误差,这种误差存在数形式不正确,都会产生系统误差,这种误差存在于随机误差项中,从而带
9、来了自相关。由于该现象于随机误差项中,从而带来了自相关。由于该现象是由于设定失误造成的自相关,因此,也称其为虚是由于设定失误造成的自相关,因此,也称其为虚假自相关。假自相关。原因原因5模型设定偏误模型设定偏误14例如,应该用两个解释变量,即例如,应该用两个解释变量,即:而建立模型时,模型设定为而建立模型时,模型设定为:则则 对对 的影响便归入随机误差项的影响便归入随机误差项 中,由于中,由于 在不同观测点上是相关的,这就造成了在不同观测点上是相关的,这就造成了 在不同观在不同观测点是相关的,呈现出系统模式,此时测点是相关的,呈现出系统模式,此时 是自相关是自相关的。的。15 自相关关系主要存在
10、于时间序列数据中,但是在横自相关关系主要存在于时间序列数据中,但是在横截面数据中,也可能会出现自相关截面数据中,也可能会出现自相关,通常称其为空通常称其为空间自相关(间自相关(Spatial auto correlation)。)。多数经济时间序列在较长时间内都表现为上升或下多数经济时间序列在较长时间内都表现为上升或下降的超势,因此大多表现为正自相关。但就自相关降的超势,因此大多表现为正自相关。但就自相关本身而言是可以为正相关也可以为负相关。本身而言是可以为正相关也可以为负相关。16三、自相关的表现形式三、自相关的表现形式自相关的性质可以用自相关系数的符号判断自相关的性质可以用自相关系数的符号
11、判断 即即 为负相关,为负相关,为正相关。为正相关。当当 接近接近1 1时,表示相关的程度很高。时,表示相关的程度很高。17对对于于样样本本观观测测期期为为 的的时时间间序序列列数数据据,可可得得到到总总体体回回归归模模型型(PRF)的的随随机机项项为为 ,如如果果自自相相关关形形式式为为其其中中 为为自自相相关关系系数数,为为满满足足古古典典假假定定的的误误差差项项,即即则则此此式式称称为为一一阶阶自自回回归归形形式式,记记为为 。因因为为模模型型中中 是是 滞滞后后一一期期的的值值,因因此此称称为为一一阶阶。此此式式中中的的 也也称称为为一一阶阶自自相相关关系系数数。自相关的形式自相关的形
12、式18第二节第二节 自相关的后果自相关的后果 本节基本内容本节基本内容:一阶自回归形式的性质一阶自回归形式的性质 自相关对参数估计的影响自相关对参数估计的影响 自相关对模型检验的影响自相关对模型检验的影响 自相关对模型预测的影响自相关对模型预测的影响19对于一元线性回归模型对于一元线性回归模型:假定随机误差项假定随机误差项 存在一阶自相关存在一阶自相关:其中,其中,为现期随机误差,为现期随机误差,为前期随机误差。为前期随机误差。是经典误差项,满足零均值是经典误差项,满足零均值 ,同方,同方差差 ,无自相关,无自相关 的的假定。假定。一、一阶自回归形式的性质一、一阶自回归形式的性质20将随机误差
13、项将随机误差项 的各期滞后值的各期滞后值:逐次代入可得逐次代入可得:这表明随机误差项这表明随机误差项 可表示为独立同分布的随机误差可表示为独立同分布的随机误差序列序列 的加权和,权数分别为的加权和,权数分别为 。当。当 时,这些权数是随时间推移而呈几何衰时,这些权数是随时间推移而呈几何衰减的;减的;而当而当 时,这些权数是随时间推移而交错振时,这些权数是随时间推移而交错振荡衰减的。荡衰减的。21可以推得可以推得:表明,在表明,在 为一阶自回归的相关形式时,随机为一阶自回归的相关形式时,随机误差误差 依然是零均值、同方差的误差项。依然是零均值、同方差的误差项。22由于现期的随机误差项由于现期的随
14、机误差项 并不影响回归模型中随机并不影响回归模型中随机误差项误差项 的以前各期值的以前各期值 ,所以,所以 与与 不相关,即有不相关,即有 。因此,可得随机误差项。因此,可得随机误差项 与其以前各期与其以前各期 的协方差分别为的协方差分别为:23以此类推,可得以此类推,可得:这些协方差分别称为随机误差项这些协方差分别称为随机误差项 的一阶自协的一阶自协方差、二阶自协方差和方差、二阶自协方差和 阶自协方差。阶自协方差。24二、对参数估计的影响二、对参数估计的影响1 1、参数估计仍然是无偏的。、参数估计仍然是无偏的。2 2、在有自相关的条件下,仍然使用普通最小二乘、在有自相关的条件下,仍然使用普通
15、最小二乘法将低估估计量法将低估估计量 的方差的方差 。可以证明:。可以证明:3、将低估真实的将低估真实的 ,这将使参数估计,这将使参数估计值的方差被进一步低估。可以证明:值的方差被进一步低估。可以证明:26三、对模型检验的影响三、对模型检验的影响 当存在自相关时,如果忽视自相关问题,仍然用当存在自相关时,如果忽视自相关问题,仍然用OLS去估计参数及其方差,会低估真实的去估计参数及其方差,会低估真实的 ,更,更会低估参数估计值的方差。由于对参数显著性检会低估参数估计值的方差。由于对参数显著性检验的验的t统计量为统计量为 当参数估计值的方差被低估时,其标准误当参数估计值的方差被低估时,其标准误 也
16、将被低估,从而高估也将被低估,从而高估t统计量的值,会夸大参数统计量的值,会夸大参数的显著性,通常的回归系统显著性的的显著性,通常的回归系统显著性的t检验将是无检验将是无效的。效的。27类似地,由于自相关的存在,参数的最小类似地,由于自相关的存在,参数的最小二乘估计量是无效的,使得二乘估计量是无效的,使得F检验和检验和R2检检验不再可靠。验不再可靠。28四、对模型预测的影响四、对模型预测的影响模型预测的精度决定于抽样误差和总体扰动项的模型预测的精度决定于抽样误差和总体扰动项的方差方差 。抽样误差来自于对。抽样误差来自于对 的估计,在自相的估计,在自相关情形下,关情形下,的方差的最小二乘估计变得
17、不可的方差的最小二乘估计变得不可靠,由此必定加大抽样误差。同时,在自相关情靠,由此必定加大抽样误差。同时,在自相关情形下,对形下,对 的估计的估计 也会不可靠。也会不可靠。由此可看出,影响预测精度的两大因素都会因自由此可看出,影响预测精度的两大因素都会因自相关的存在而加大不确定性,使预测的置信区间相关的存在而加大不确定性,使预测的置信区间不可靠,从而降低预测的精度。不可靠,从而降低预测的精度。29第三节第三节 自相关的检验自相关的检验本节基本内容本节基本内容:图示检验法图示检验法 DWDW检验法检验法30一、图示检验法一、图示检验法图示法是一种直观的诊断方法,它是把给定的图示法是一种直观的诊断
18、方法,它是把给定的回归模型直接用普通最小二乘法估计参数,求回归模型直接用普通最小二乘法估计参数,求出残差项出残差项 ,作为作为 随机项的真实估计,随机项的真实估计,再描绘再描绘 的散点图,根据散点图来判断的散点图,根据散点图来判断 的的相关性。残差相关性。残差 的散点图通常有两种绘制方式的散点图通常有两种绘制方式 。31 与与 的关系的关系1.1.绘制绘制 的散点图。用的散点图。用 作为散布点绘图,如果大部分点落在第作为散布点绘图,如果大部分点落在第、象限,表明象限,表明随机误差项随机误差项 存在着正自相关。存在着正自相关。32如果大部分点落在第如果大部分点落在第、象限,那么随机误象限,那么随
19、机误差项差项 存在着负自相关。存在着负自相关。et-1et et与与et-1的关系的关系33二、对模型检验的影响二、对模型检验的影响2.2.按照时间顺序绘制回归残差项按照时间顺序绘制回归残差项 的图形。如果的图形。如果 随着随着 的变化逐次有规律地变化,的变化逐次有规律地变化,呈现呈现锯齿形锯齿形或或循环形状循环形状的变化,就可断言的变化,就可断言 存在相关,存在相关,表明表明 存在着自相关;如果存在着自相关;如果 随着随着 的变化逐次变化的变化逐次变化并不断地改变符号,那么随机误差项并不断地改变符号,那么随机误差项 存在负自相关存在负自相关 34图图:的分布的分布如果如果 随着随着 的变化逐
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