计量经济学 —理论·方法·EViews应用.doc
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1、计量经济学 理论方法EViews应用 计量经济学理论方法EViews应用 郭存芝 杜延军 李春吉 编著电子教案 第二章 一元线性回归模型 学习目的 理解回归模型的概念,学会对一元线性回归模型进行参数估计、检验和预测,为多元线性回归模型的学习打下基础。 基本要求 1) 理解样本回归模型、总体回归模型的概念; 2) 掌握一元线性回归模型的普通最小二乘参数估计方法,了解一元线性回归模型的基本假设、一元线性回归模型的最大似然参数估计方法、一元线性回归模型的普通最小二乘参数估计量与样本回归线的性质、一元线性回归模型随机误差项方差的估计; 3) 学会对一元线性回归模型进行拟合优度检验,对一元线性回归模型的
2、参数进行区间估计和假设检验; 4) 学会进行一元线性回归模型被解释变量的总体均值和个别值预测; 5)学会利用Eviews软件进行一元线性回归模型的参数估计、检验和预测。第二章 一元线性回归模型 相关分析与回归分析第一节 回归模型概述 随机误差项 总体回归模型 样本回归模型 11. 经济变量之间的关系 一、相关分析与回归分析 计量经济研究是对经济变量之间关系的研究,针对某一具体经济问题展开研究时,首先需要考察的就是相关经济变量之间有没有关系、有什么样的关系。 确定的函数关系 不确定的相关关系 经济变量之间的关系 函数关系 指某一经济变量可直接表示为其他经济变量的确定的函数,函数表达式中没有未知参
3、数,不存在参数估计的问题。 1) 某一商品的销售收入Y与单价P、销售数量Q之间的关系Y = PQ 2) 某一农作物的产量Q与单位面积产量q 、种植面积S之间的关系Q = q S例如: 相关关系 指不同经济变量的变化趋势之间存在某种不确定的联系,某一或某几个经济变量的取值确定后,对应的另一经济变量的取值虽不能唯一确定,但按某种规律有一定的取值范围。 居民消费C与可支配收入Y之间的关系,可支配收入的取值确定后,消费的取值虽不能唯一确定,但有一定的取值范围,0 < C < Y ,遵循边际消费倾向递减的规律。居民消费C与可支配收入Y之间的关系可表示为C = ? + ? Y,? 、?为待估参
4、数。例如: 相关关系的表达式一般表示为含有未知参数的函数形式,需要进行参数估计。 相关关系的分类 a)按照涉及的变量的数量 单相关(一元相关)复相关(多元相关)- 指两个经济变量之间存在的相关关系 - 指多个经济变量之间存在的相关关系,可能是几个经济变量的某种综合效果与一个经济变量有趋势方面的联系。 相关关系的分类 b)按照相关的程度 完全相关不完全相关不相关介于完全相关与不相关之间的情况。 极强的相关关系 ,指某一或某几个经济变量的取值确定后,对应的另一经济变量的取值能唯一确定,实际上是确定的函数关系,所以函数关系可看作是相关关系的特例。 极弱的相关关系,指某一或某几个经济变量的取值确定后,
5、对应的另一经济变量不仅取值不能唯一确定,而且取值范围也不能确定。 相关关系的分类 c)按照相关的性质正相关负相关指不同经济变量的变化趋势一致,即一个经济变量的取值由小变大时,另一经济变量的取值也由小变大; 指不同经济变量的变化趋势相反,即一个经济变量的取值由小变大时,另一经济变量的取值由大变小。 相关关系的分类 c)按照相关的性质线性相关非线性相关指相关变量之间的关系可由线性函数近似表示,即由相关变量的取值绘制的散点图趋向于直线形式; 指相关变量之间的关系可由某种非线性函数近似表示,即由相关变量的取值绘制的散点图趋向于某种曲线形式。函数关系与相关关系的区别 确定的函数关系可以直接用于经济活动,
6、无需分析。 不确定的相关关系,隐含着某种经济规律,是有关研究的重点 2. 相关分析 一、相关分析与回归分析 研究变量之间的相关关系的形式和程度的一种统计分析方法,主要通过绘制变量之间关系的散点图和计算变量之间的相关系数进行。 绘制变量之间关系的散点图例如: 判断相关关系是线性相关还是非线性相关、正相关还是负相关;计算变量之间的相关系数度量变量之间的线性相关的程度、判断线性相关关系是正相关还是负相关 相关系数 十九世纪末英国著名统计学家卡尔皮尔逊(Karl Pearson)度量两个变量之间的线性相关程度的简单相关系数(简称相关系数)两个变量X和Y的总体相关系数为其中,是变量X、Y的协方差,、分别
7、是变量X、Y的方差。(2-1)(2-2) (2-3) 如果给定变量X、Y 的一组样本 ,则总体相关系数的估计样本相关系数为n , 或相关系数的取值介于?11之间, 取值为负表示两变量之间存在负相关关系; 取值为正表示两变量之间存在正相关关系; 取值为?1表示两变量之间存在完全负相关关系; 取值为0表示两变量不相关; 取值为1表示两变量之间存在完全正相关关系。 3. 回归分析 研究不仅存在相关关系而且存在因果关系的变量之间的依存关系的一种分析理论与方法,是计量经济学的方法论基础, 主要内容 1)设定理论模型,描述变量之间的因果关系;2)根据样本观察数据利用适当方法对模型参数进行估计, 得到回归方
8、程; 3)对回归方程中的变量、方程进行显著性检验,推求参数 的置信区间、模型的预测置信区间;4)利用回归模型解决实际经济问题。例如: 居民消费C与可支配收入Y之间不仅存在相关关系而且存在因果关系,不仅可以利用相关分析研究两者之间的相关程度,还可以利用回归分析研究两者之间的具体依存关系。可以将C作为被解释变量、Y作为解释变量,根据相关经济理论,设定含有待估参数? 、? 的理论模型C = ? + ? Y,估计模型中的参数? 、? ,得到回归方程,进行相关统计检验和推断,利用回归模型进行结构分析、经济预测、政策评价等。 4. 相关分析与回归分析之间的关系联系: 1)都是对存在相关关系的变量的统计相关
9、关系的研究;2)都能测度线性相关程度的大小;3)都能判断线性相关关系是正相关还是负相关。 区别: 1)相关分析仅仅是从统计数据上测度变量之间的相关程度, 不考虑两者之间是否存在因果关系,因而变量的地位在相 关分析中是对等的; 回归分析是对变量之间的因果关系的分析,变量的地位是 不对等的,有被解释变量和解释变量之分。 2)相关分析主要关注变量之间的相关程度和性质,不关注变 量之间的具体依赖关系。 回归分析在关注变量之间的相关程度和性质的同时,更关注变量 之间的具体依赖关系,因而可以深入分析变量间的依存关系,有 可能达到掌握其内在规律的目的,具有更重要的实践意义。二、随机误差项含有随机误差项是计量
10、经济学模型与数理经济模型的一大区别。 例如: 对于供给不足下的生产活动,可以认为产出是由资本、劳动、技术等投入要素决定的,并且,一般情况下,产出随着投入要素的增加而增加,但要素的边际产出递减。 数理经济模型用确定性的函数描述经济变量之间的理论关系,对这一经济活动,笼统地描述为或具体地用某一种生产函数描述为其中, Q表示产出,T表示技术,K表示资本,L表示劳动, A、是未知参数。 二、随机误差项含有随机误差项是计量经济学模型与数理经济模型的一大区别。 例如: 对于供给不足下的生产活动,可以认为产出是由资本、劳动、技术等投入要素决定的,并且,一般情况下,产出随着投入要素的增加而增加,但要素的边际产
11、出递减。 计量经济学模型用随机方程揭示经济变量之间的因果关系,对于这一经济活动,与上述数理经济模型相对应,描述为或描述为对数线性函数形式其中,是随机误差项。随机误差项称为随机扰动项或随机干扰项(stochastic disturbance) 一般用希腊字母或表示存在原因 第一,人类的经济行为本身带有随机性; 第二,通常一个变量总是受众多因素的影响; 第三,任何函数反映经济变量之间的关系都只是一种简化反映; 第四,经济数据来源于调查统计,而非严格的控制实验; 结论 一个经济变量通常不能被另一个经济变量完全精确地决定,需要引入随机误差项来反映各种误差的综合影响,主要包括: 1)变量的内在随机性的影
12、响;2)解释变量中被忽略的因素的影响; 3)模型关系设定误差的影响; 4)变量观察值的观察误差的影响;5)其他随机因素的影响。 三、总体回归模型1总体回归曲线与总体回归函数 给定解释变量条件下被解释变量的期望轨迹称为总体回归曲线(population regression curve),或总体回归线(population regression line)。 描述总体回归曲线的函数称为总体回归函数(population regression function)。对于只有一个解释变量X的情形,总体回归函数为(2-4)与之对应,是X的函数。,都有被解释变量Y的条件期望表示对于解释变量X的每一个取值
13、对于含有多个解释变量 、 、 、 的情形,总体回归函数为(2-5)表示对于解释变量的每一组取值,都有被解释变量Y的条件期望与之对应,是的函数。 、 、 、 、 、 、例2-1 假设一个由100个家庭构成的总体,并假设这100个家庭的月可支配收入水平只限于1300元、1800元、2300元、2800元、3300元、3800元、4300元、4800元、5300元、5800元10种情况,每个家庭的月可支配收入与消费数据如表2-1所示,要研究这一总体的家庭月消费支出Y与家庭月可支配收入X之间的关系,以便根据已知的家庭月可支配收入水平测算该总体的家庭月消费支出平均水平。30223156340136692
14、765285329003021306531463278330534232436258826722736280128932902302731553260219722862315238624672581262326772710298530043082311931021966204821222213231523572369239824522501253425682610265927231788183518721903196520612157220622892314239024262458247825431455150116351728178918351886194320332178229423512
15、41011281167123112881371143914521533159716761793112012081256132714391584103311261207消费支出Y5800530048004300380033002800230018001300可支配收入X表2-1 100个家庭的月可支配收入与消费数据 单位:元 家庭消费支出主要取决于家庭可支配收入,但不是唯一取决于家庭可支配收入,还会受到其他各种不确定性因素的影响,因而可支配收入相同的不同家庭的消费支出各不相同。 由于是对总体的考察,由表2-1可求得家庭可支配收入X为某一特定数值时家庭消费支出Y的条件分布(conditional
16、distribution)例如,X=2300条件下,Y=1371的条件概率等于1/11,即 由此可求得对应于家庭可支配收入X的各个水平的家庭消费支出Y的条件 均值(conditional mean)或称为条件期望(conditional expectation), 如表2-2所示。析: 表2-2 100个家庭的月可支配收入与消费数据 单位:元 3312308428472681238921791926142513241122E(Y/Xi)5800530048004300380033002800230018001300可支配收入X 由表2-1、表2-2中的数据绘制不同可支配收入家庭的消费支出散点图
17、、家庭消费支出与可支配收入关系的总体回归曲线,如图2-1所示。 从散点图可以清晰地看出,不同家庭的消费支出虽然存在差异,但总体趋势随可支配收入的增加而增加,总体回归曲线反映了这一趋势。 事实上,经济活动中的总体包含的个体的数量往往非常多,一般不大可能像例2-1假设的那样得到总体中所有个体的观察数据,因此也就不大可能依据总体的所有观察数据计算得到被解释变量Y的条件期望,无法画出精确的总体回归曲线,相应地,总体回归函数的具体形式也无法精确确定。所以,对于总体回归函数,通常只能根据经济理论或实践经验进行设定,也就是说,通常需要对总体回归函数作出合理的假设。 2总体回归模型 可由其期望值 和随机误差项
18、 表示为 对于只有一个解释变量X的情形,第i个个体的被解释变量的观察值 (2-6)(2-7) 可由其期望值 和随机误差项 表示为 对于含有多个解释变量 的情形,第i个个体的被解释变量的观察值 、 、 、(2-6)或式(2-7)是总体回归函数的个别值表示方式,因为引入了随机误差项,称为总体回归函数的随机设定形式,也是因为引入了随机误差项,成为计量经济学模型,称为总体回归模型(population regression model)。 或 ,是 或 对应的的平均状态,反映解释变量对被解释变量的影响,称为系统性(systematic) 部分或确定性(deterministic)部分;另一部分是随机误
19、差项 ,是观察值 围绕它的期望值 或反映解释变量之外的诸多随机因素对被解释变量的影响,称为非系统性(nonsystematic)部分或随机(stochastic)部分。 总体回归模型中,观察值 是两部分之和,一部分是 的期望值的离差(deviation),3线性总体回归模型确定性部分为线性函数的总体回归模型称为线性总体回归模型。 线性总体回归模型是计量经济学中最常见的总体回归模型。 只含有一个解释变量的线性总体回归模型称为一元线性总体回归模型,简称一元线性回归模型或简单线性回归模型(simple linear regression model),其一般形式是(2-8) 其中,Y为被解释变量,X
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