分布滞后模型.ppt
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1、 在许多情况下被解释变量在许多情况下被解释变量Y 不仅不仅受到同期的解释变量受到同期的解释变量Xt 的影响,而且的影响,而且和和X的滞后值的滞后值Xt-1,Xt-2,,有很强的有很强的相关性相关性。第六章第六章第六章第六章 滞后变量模型滞后变量模型滞后变量模型滞后变量模型1 例如,人们的储蓄和当期的收入以及例如,人们的储蓄和当期的收入以及过去几期的收入有着很强的相关性。这样过去几期的收入有着很强的相关性。这样的社会现象还有很多,有经济方面的,也的社会现象还有很多,有经济方面的,也有其它领域的,对这些问题进行讨论就是有其它领域的,对这些问题进行讨论就是经济计量学中的分布滞后模型。经济计量学中的分
2、布滞后模型。2第一节第一节第一节第一节 滞后变量模型的概念滞后变量模型的概念滞后变量模型的概念滞后变量模型的概念 一、概念一、概念 在经济活动中,某一个经济变量的在经济活动中,某一个经济变量的影响不仅取决于同期各种因素,而且也影响不仅取决于同期各种因素,而且也取决于过去时期的各种因素,有时还受取决于过去时期的各种因素,有时还受自身过去值的影响。自身过去值的影响。3例如,居民现期消费水平,不仅受本例如,居民现期消费水平,不仅受本期居民收入影响,同时受到前几个时期居民收入影响,同时受到前几个时期居民收入的影响;固定资产的形成期居民收入的影响;固定资产的形成不仅取决于现期投资额而且还取决于不仅取决于
3、现期投资额而且还取决于前几个时期的投资额的影响等。前几个时期的投资额的影响等。4 人们把这些过去时期的变人们把这些过去时期的变量,称作滞后变量,把那些包量,称作滞后变量,把那些包括滞后变量作为解释变量的模括滞后变量作为解释变量的模型称作滞后解释变量模型。型称作滞后解释变量模型。5 把滞后值引入模型中一般可以分为把滞后值引入模型中一般可以分为两大类,一类是分布滞后模型,一般两大类,一类是分布滞后模型,一般称为外生滞后模型,因为模型中的滞称为外生滞后模型,因为模型中的滞后值是外生变量的滞后而得名。后值是外生变量的滞后而得名。6 另一类是内生滞后模型,模型中的滞另一类是内生滞后模型,模型中的滞后项是
4、来源于内生变量,也就是一般意后项是来源于内生变量,也就是一般意义下的被解释变量,这类问题是时间序义下的被解释变量,这类问题是时间序列中的列中的AR模型,称为自回归模型。模型,称为自回归模型。7 什么是分布滞后模型?用一个简单什么是分布滞后模型?用一个简单的例子让我们对分布滞后模型有一个比的例子让我们对分布滞后模型有一个比较正确的了解。较正确的了解。例如消费者每年收入增加例如消费者每年收入增加10000元,元,那么该消费者每年的消费会呈现何种变那么该消费者每年的消费会呈现何种变化。化。8假如假如,该消费者把各年增加的收入按照以该消费者把各年增加的收入按照以下方式分配:当年增加消费支出下方式分配:
5、当年增加消费支出40004000元,元,第二年再增加消费支出第二年再增加消费支出30003000元,第三年再元,第三年再增加消费支出增加消费支出20002000元,剩下的元,剩下的10001000元作为元作为储蓄。储蓄。9 第三年的消费支出不仅取决于当第三年的消费支出不仅取决于当年的收入,还与第一年和第二年的收年的收入,还与第一年和第二年的收入有关。当然,还可以和前面更多期入有关。当然,还可以和前面更多期有关。有关。10第一年第一年10000元元第二年第二年10000元元第三年第三年10000元元消费增加消费增加 4000元元消费增加消费增加 7000元元消费增加消费增加 9000元元t消费追
6、加消费追加 3000元元消费追加消费追加 2000元元11于是,由该例可以得到以下消费函数关系式于是,由该例可以得到以下消费函数关系式(6.1)(6.1)(6.1)(6.1)式中,式中,Y Y=消费支出,消费支出,X X=收入收入。该方程。该方程就是一个分布滞后模型,它表示收入对消就是一个分布滞后模型,它表示收入对消费的影响分布于不同时期。费的影响分布于不同时期。12 分布滞后模型定义:如果一个回归模型不分布滞后模型定义:如果一个回归模型不仅包含解释变量的现期值,而且还包含解仅包含解释变量的现期值,而且还包含解释变量的滞后值,则这个回归模型就是分释变量的滞后值,则这个回归模型就是分布滞后模型。
7、它的一般形式为布滞后模型。它的一般形式为(6.2)(6.2)(6.2)(6.2)(6.3)(6.3)(6.3)(6.3)13 按照滞后长度,分布滞后模型可以分为按照滞后长度,分布滞后模型可以分为两大类,一类是有限分布滞后模型,两大类,一类是有限分布滞后模型,就是滞后长度就是滞后长度k为一个确定的数,如为一个确定的数,如式式(6.2);而另外一种是没有规定最大;而另外一种是没有规定最大滞后长度,我们一般称其为无限分布滞后长度,我们一般称其为无限分布滞后模型,如滞后模型,如式式(6.3)。14回归系数回归系数 0 0 称为短期影响乘数,它表示称为短期影响乘数,它表示解释变量解释变量X X 变化一个
8、单位对同期被解释变变化一个单位对同期被解释变量量Y Y 产生的影响产生的影响;1 ,2 ,称为延期称为延期过渡性影响乘数,它们度量解释变量过渡性影响乘数,它们度量解释变量X X 的的各个前期值变动一个单位对被解释变量各个前期值变动一个单位对被解释变量Y Y 的滞后影响,的滞后影响,15 所有乘数的和所有乘数的和 称为长期影响乘数称为长期影响乘数。当收入发生变当收入发生变化时,不仅要考虑收入对消费的短化时,不仅要考虑收入对消费的短期影响,还要顾及收入产生的长远期影响,还要顾及收入产生的长远影响。影响。16二、二、产生滞后的原因产生滞后的原因 对于解释变量的变化,被解释变量对于解释变量的变化,被解
9、释变量一定会有所反应。但在经济现象中,这一定会有所反应。但在经济现象中,这种反应要经过一段时间才会表现出来,种反应要经过一段时间才会表现出来,称这种效应为滞后效应。引起滞后效应称这种效应为滞后效应。引起滞后效应的原因的原因 较较 多。一般说来,有以下几种原多。一般说来,有以下几种原因。因。17心理上的原因心理上的原因心理上的原因心理上的原因 由于消费习惯的影响,人们并不因为价由于消费习惯的影响,人们并不因为价格降低或收入增加而立即改变其消费习惯。格降低或收入增加而立即改变其消费习惯。因为人们要改变消费习惯以适应新的情况因为人们要改变消费习惯以适应新的情况往往需要一段时间。这种心理因素会造成往往
10、需要一段时间。这种心理因素会造成消费同收入的关系上出现滞后效应。消费同收入的关系上出现滞后效应。1822技术上的原因技术上的原因技术上的原因技术上的原因 产品的生产周期有长有短,产品的生产周期有长有短,但都需要一定的但都需要一定的 周周 期,例如我国目前正在调整产业结构,但期,例如我国目前正在调整产业结构,但建设和调整都需要一定的时间。又有,农产品建设和调整都需要一定的时间。又有,农产品生产周期为一年,在市场经济条件下,农产品生产周期为一年,在市场经济条件下,农产品的本期供应量取决于前期或者前若干期市场价的本期供应量取决于前期或者前若干期市场价格的影响。这样,农产品供应量与价格之间出格的影响。
11、这样,农产品供应量与价格之间出现滞后效应。现滞后效应。1933制度上的原因制度上的原因制度上的原因制度上的原因 某些规章制度的约束使人们对某些外部某些规章制度的约束使人们对某些外部变化不能立即做出反应,从而出现滞后现变化不能立即做出反应,从而出现滞后现象。如,合同关系对原材料供应的影响,象。如,合同关系对原材料供应的影响,定期存款对购买力的影响等。定期存款对购买力的影响等。20三、分布滞后模型的估计问题三、分布滞后模型的估计问题 对于无限分布滞后模型,因为其包对于无限分布滞后模型,因为其包对于无限分布滞后模型,因为其包对于无限分布滞后模型,因为其包含无限多个参数,无法用最小二乘法直含无限多个参
12、数,无法用最小二乘法直含无限多个参数,无法用最小二乘法直含无限多个参数,无法用最小二乘法直接对其估计。接对其估计。接对其估计。接对其估计。对于有限分布滞后模型,即使假设对于有限分布滞后模型,即使假设对于有限分布滞后模型,即使假设对于有限分布滞后模型,即使假设它满足经典假定条件,对它应用最小二它满足经典假定条件,对它应用最小二它满足经典假定条件,对它应用最小二它满足经典假定条件,对它应用最小二乘估计也存在以下困难。乘估计也存在以下困难。乘估计也存在以下困难。乘估计也存在以下困难。21 产生多重共线问题产生多重共线问题 对于时间序列的各期变量之间往往是对于时间序列的各期变量之间往往是高度相关的,因
13、而分布滞后模型常常产生高度相关的,因而分布滞后模型常常产生多重共线性问题。多重共线性问题。22 损失自由度问题损失自由度问题 由于样本容量有限,当滞后变量数目增由于样本容量有限,当滞后变量数目增加时,必然使得自由度减少。由于经济数加时,必然使得自由度减少。由于经济数据的收集常常受到各种条件的限制,估计据的收集常常受到各种条件的限制,估计这类模型时经常会遇到数据不足的困难。这类模型时经常会遇到数据不足的困难。23对于有限分布滞后模型,最大滞对于有限分布滞后模型,最大滞后期后期 k k 较难确定。较难确定。24第二节第二节 有限分布滞后模型有限分布滞后模型 有限分布滞后模型就是滞后长度有限分布滞后
14、模型就是滞后长度有限分布滞后模型就是滞后长度有限分布滞后模型就是滞后长度k k k k 为为为为一确定有限数的一种分布滞后模型。一确定有限数的一种分布滞后模型。一确定有限数的一种分布滞后模型。一确定有限数的一种分布滞后模型。25 由于存在多重共线性问题,直接利由于存在多重共线性问题,直接利用普通最小二乘法对这类模型估计用普通最小二乘法对这类模型估计就不再能得到具有较好统计性质的就不再能得到具有较好统计性质的估计量。估计量。26 阿尔蒙(阿尔蒙(阿尔蒙(阿尔蒙(AlmonAlmon)多项式滞后模型)多项式滞后模型)多项式滞后模型)多项式滞后模型 一、阿尔蒙多项式滞后模型的原理一、阿尔蒙多项式滞后
15、模型的原理 阿尔蒙多项式滞后模型的基本思想是:阿尔蒙多项式滞后模型的基本思想是:如果有限分布滞后模型中的参数如果有限分布滞后模型中的参数 的分布可以近似用一个的分布可以近似用一个关于关于i 的低阶多项式表示,就可以利用多的低阶多项式表示,就可以利用多项式减少模型中的参数。项式减少模型中的参数。27对模型(对模型(6.26.2),假定它是系数),假定它是系数 随着随着 i 的增大而减小的递减滞后结构。依据的增大而减小的递减滞后结构。依据数学分析的维斯特拉斯数学分析的维斯特拉斯(Weierstrass)定定理,多项式可以逼近各种形式的函数。理,多项式可以逼近各种形式的函数。于是,阿尔蒙对模型(于是
16、,阿尔蒙对模型(6.26.2)中的系数)中的系数 j j用阶数适当的多项式去逼近,即用阶数适当的多项式去逼近,即:28 多项式的最高阶数多项式的最高阶数m要视函数形式而要视函数形式而定。实际应用中,一般定。实际应用中,一般m取取2,3或或4。mmmm 29取模型(取模型(6.26.2)中的)中的k k=3=3,系数多项式表达,系数多项式表达中中m m=2=2时,分布滞后模型为时,分布滞后模型为(6.46.46.46.4)系数多项式表达式为系数多项式表达式为(i=i=i=i=0,1,2,3)0,1,2,3)0,1,2,3)0,1,2,3)(6.56.56.56.5)其中,其中,是待估计的参数。是
17、待估计的参数。30将式(将式(6.5)代入式()代入式(6.4)并整理得)并整理得:(6.66.66.66.6)31另记另记32则式(则式(6.66.6)可变换为)可变换为(6.7)(6.7)(6.7)(6.7)利用样本数据对式(利用样本数据对式(6.76.7)进行最小二乘估计,)进行最小二乘估计,可得到式(可得到式(6.76.7)各个参数的估计值,分别记)各个参数的估计值,分别记为为33 将之代入式(将之代入式(6.5)可得原模型()可得原模型(6.4)参数)参数的估计值为的估计值为34 将阿尔蒙多项式方法推广到阶分布滞后将阿尔蒙多项式方法推广到阶分布滞后模型,即模型,即:(6.86.86.
18、86.8)35 设阿尔蒙多项式中的最高阶数为设阿尔蒙多项式中的最高阶数为mm,则,则可将阿尔蒙多项式法的步骤概括如下:可将阿尔蒙多项式法的步骤概括如下:1.1.将项用一个将项用一个m m 次多项式近似表示:次多项式近似表示:i=0,1,2,i=0,1,2,,k k(6.96.96.96.9)式中,项为待定系数;式中,项为待定系数;m 为多项式次数,为多项式次数,可以预先给定。可以预先给定。36式(式(6.96.9)可写为可写为37把把 代入式(代入式(6.8)中有)中有38令 (6.106.106.106.10)392.2.参数估计参数估计 对于式(对于式(6.106.10)应用最小二乘法估)
19、应用最小二乘法估计计 并进行显著性检验。检并进行显著性检验。检验结果也可以说明多项式次数的假定是否验结果也可以说明多项式次数的假定是否合理。如果通过了显著性检验,则将合理。如果通过了显著性检验,则将 代入到式(代入到式(6.96.9)求出)求出 。40二、阿尔蒙估计法的优缺点二、阿尔蒙估计法的优缺点1 1阿尔蒙估计法的优点阿尔蒙估计法的优点 (1 1)克服了自由度不足的问题。)克服了自由度不足的问题。41 例如,对式例如,对式(6.8)中的中的 作了式作了式(6.9)的假定后,由原模型()的假定后,由原模型(6.8)的)的k+1个解释变量简化为只含个解释变量简化为只含m+1个解释个解释变量的模
20、型(变量的模型(6.10),原模型需要估计),原模型需要估计(k+2)个参数,现在只需估计()个参数,现在只需估计(m+2)个参数,而且)个参数,而且mk,通常取,通常取2 或或 3。因此,一般不会有自由度不足的因此,一般不会有自由度不足的问题。问题。42 (2)阿尔蒙变换具有充分的柔顺性。为)阿尔蒙变换具有充分的柔顺性。为了使参数结构假定更好地符合了使参数结构假定更好地符合i 的实际变化的实际变化方式,可以适当地改变多项式(方式,可以适当地改变多项式(6.9)的阶数,)的阶数,以提高多项式逼近以提高多项式逼近 i 的精度。的精度。(3)可以克服多重共线性问题。经过阿)可以克服多重共线性问题。
21、经过阿尔蒙多项式变换后,尔蒙多项式变换后,Z 项之间的多重共线性项之间的多重共线性就可能小于诸就可能小于诸X 项之间的共线性。项之间的共线性。432 2阿尔蒙估计法的缺点阿尔蒙估计法的缺点 (1 1)仍没有能够解决原模型()仍没有能够解决原模型(6.86.8)滞后阶数滞后阶数k k应该取什么值为最好的问题。应该取什么值为最好的问题。(2 2)多项式()多项式(6.96.9)中阶数)中阶数m m 必须事必须事先确定,而先确定,而m m 的实际确定往往带有很大的的实际确定往往带有很大的主观性。主观性。44 (3)虽然阿尔蒙估计法可能将回)虽然阿尔蒙估计法可能将回归式中的多重共线性程度降低了很多,归
22、式中的多重共线性程度降低了很多,变量变量Z 之间的多重共线性就可能弱于之间的多重共线性就可能弱于诸诸X 之间的多重共线性之间的多重共线性,但它并没能但它并没能完全消除多重共线性问题对回归模型完全消除多重共线性问题对回归模型的影响。的影响。45 试用试用Almon多项式(阶数为多项式(阶数为2)法建立)法建立其资本存量函数。其资本存量函数。【例【例6.1】表表6.1给出了美国制造业给出了美国制造业19551974年的资本存量与销售额的资料年的资本存量与销售额的资料,为研为研究方便,假设现时的资本存量只与现时的究方便,假设现时的资本存量只与现时的销售及前三年的销售有关,即有销售及前三年的销售有关,
23、即有 46年度年度Y YX X年度年度Y YX X19551955195619561957195719581958195919591960196019611961196219621963196319641964450694506950642506425187151871500705007052707527075381453814549395493958213582136004360043633836338326480264802774027740287362873627280272803021930219307963079630896308963311333113350323503237335
24、3733519651965196619661967196719681968196919691970197019711971197219721973197319741974682216822177965779658465584655908759087597074970741016451016451024451024451077191077191208701208701471351471354100341003448694486946449464495028250282535555355552859528595591755917620176201771398713988207882078 表表表表
25、表表6.1 6.1 6.1 6.1 6.1 6.1 美国制造业的资本存量与销售额美国制造业的资本存量与销售额美国制造业的资本存量与销售额美国制造业的资本存量与销售额美国制造业的资本存量与销售额美国制造业的资本存量与销售额 单位:百万美元单位:百万美元单位:百万美元单位:百万美元单位:百万美元单位:百万美元47 解:已知多项式的阶数为解:已知多项式的阶数为mm=2=2,进行,进行Almon多项式变换后,有如下方程多项式变换后,有如下方程其中其中48 将原数据将原数据Xt 变换成变换成Zt,再利用,再利用Yt 和和Zt 的的数据,用最小二乘法进行估计,得到的估数据,用最小二乘法进行估计,得到的估计
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