- •Введение Цели и задачи учебной дисциплины, ее место в учебном процессе
- •Задачи учебной дисциплины, решаемые посредством практикума:
- •Роль практикума (учебно-методического пособия)
- •Цель и задачи практикума (формы обучения)
- •Содержание практикума Тематика срс и срсп
- •Тема: базовые понятия
- •Тема: математические основания анализа временных рядов
- •Тема: динамические ряды (общие сведения)
- •Тема: моделирование общей тенденции
- •Исходные данные
- •Тема: прогнозирование по тренду. Выбор «наилучшей» модели
- •Тема: выявление тенденции, колеблемости, структурных изменений, прогнозирование
- •Тема: фурье-анализ
- •Тема: статистическая оценка взаимосвязи двух временных рядов
- •Тема: стационарные ряды. Модели авторегрессии-скользящего среднего arma (p,q)
- •Тема: нестационарные процессы. Метод Бокса-Дженкинса построения модели arima (p,d,q)
- •Тема: популярные направления в анализе временных рядов
- •Тематика лабораторного практикума Тема: предварительная обработка значений временных рядов
- •Тема: выделение компонент тренд-сезонного временного ряда
- •Тема: моделирование тренда
- •Тема: построение адаптивных моделей
- •Пример: Анализ тенденции развития (тренда) временного ряда
- •Тема: исследование структурных изменений
- •Возможны следующие сочетания изменения численных оценок параметров этих уравнений:
- •Тема: построение авторегрессионных моделей, построение и интерпретация коррелограммы
- •Тема: Исследование стационарности временного ряда
- •Вопросы для проверки знаний и систематизации теоретических положений
- •Семестровое задание
- •Унирс Организация унирс
- •Содержание унирс
- •Примеры тематики унирс Демонстрация междисциплинарных связей на примере «Законы природы – взаимосвязи между изучаемыми явлениями»
- •Конструирование динамической модели по временному ряду
- •Нечеткие временные ряды в задачах прогнозирования
- •Фракталы и временные ряды
- •Вейвлет-преобразование
- •Список литературы
Семестровое задание
Уточнение: обсуждение общей схемы выполнения выносится на СРСП. Выполнение отдельных фрагментов возможно во время лабораторных занятий (на усмотрение преподавателя, в зависимости от уровня подготовленности учебной группы, объема выделенного времени, программного и аппаратного обеспечения).
ВНИМАНИЕ:
- Интерпретация результатов семестрового задания должна включать не только содержательный смысл полученных итогов, но и ссылки на теоретические положения, указания на особенности применения вычислительных сред.
- Реализовать решение поставленных задач в любой вычислительной среде или специализированной системе (пакете прикладных программ): Excel, MathCad, MatLab, Statistica или другой по согласованию с преподавателем. Приветствуется (с поощрением в виде добавленных баллов) выполнение работы в различных средах и сравнение результатов по критерию: быстродействие, вычислительная точность, эргономичность, релевантность.
Постановка задачи
На основе ежепериодных регистраций величины производства некоторого товара необходимо выполнить комплексный анализ динамики производства, выявить общую тенденцию развития производства данного товара, провести прогнозную оценку фактического предложения товара как важнейшей категории рынка. Результаты наблюдения представлены в виде таблицы данных (условных).
Формирование исходных данных по вариантам
Сформируйте ряд 36-ти наблюдений согласно варианту задания.
№ наблюдения |
вар.1 |
вар.2 |
вар.3 |
вар.4 |
вар.5 |
вар.6 |
1 |
3536,81 |
80,46 |
337,46 |
979,14 |
402,42 |
92,65 |
2 |
3516,88 |
80,59 |
317,59 |
978,19 |
402,23 |
107,51 |
3 |
3506,33 |
81,95 |
298,95 |
981,05 |
391,27 |
128,11 |
4 |
3564,11 |
96,66 |
293,66 |
982,35 |
384,70 |
143,48 |
5 |
3529,69 |
130,32 |
307,32 |
980,17 |
393,48 |
147,30 |
6 |
3365,60 |
173,91 |
330,91 |
977,21 |
414,36 |
141,55 |
7 |
3264,26 |
208,41 |
345,41 |
976,54 |
432,39 |
133,91 |
8 |
3300,57 |
219,25 |
336,25 |
977,59 |
433,96 |
131,45 |
9 |
3318,70 |
208,50 |
305,50 |
977,07 |
418,67 |
136,06 |
10 |
3273,41 |
194,23 |
271,23 |
973,38 |
399,46 |
145,06 |
11 |
3339,15 |
197,13 |
254,13 |
968,57 |
391,06 |
155,61 |
12 |
3565,68 |
225,28 |
262,28 |
965,42 |
396,83 |
168,29 |
13 |
3767,63 |
269,49 |
286,49 |
963,65 |
405,81 |
186,22 |
14 |
3870,09 |
312,35 |
309,35 |
960,35 |
402,54 |
210,52 |
15 |
4023,21 |
342,62 |
319,62 |
954,38 |
380,93 |
236,76 |
16 |
4261,96 |
362,38 |
319,38 |
949,09 |
349,90 |
256,13 |
17 |
4396,97 |
381,47 |
318,47 |
949,31 |
325,68 |
261,39 |
18 |
4360,52 |
405,31 |
322,31 |
955,64 |
317,74 |
252,62 |
19 |
4321,12 |
428,00 |
325,00 |
962,62 |
320,67 |
238,02 |
20 |
4340,94 |
437,44 |
314,44 |
963,49 |
319,34 |
228,57 |
21 |
4261,58 |
427,92 |
284,92 |
956,45 |
302,69 |
230,66 |
22 |
4045,09 |
408,34 |
245,34 |
945,81 |
273,86 |
242,36 |
23 |
3885,21 |
397,69 |
214,69 |
937,26 |
247,74 |
256,02 |
24 |
3861,25 |
410,63 |
207,63 |
932,88 |
238,00 |
264,54 |
25 |
3820,40 |
445,27 |
222,27 |
931,23 |
245,20 |
265,97 |
26 |
3717,62 |
483,60 |
240,60 |
931,08 |
256,45 |
263,00 |
27 |
3728,89 |
504,90 |
241,90 |
933,25 |
256,97 |
258,45 |
28 |
3908,26 |
500,93 |
217,93 |
938,20 |
243,29 |
251,80 |
29 |
4072,91 |
480,79 |
177,79 |
942,93 |
226,26 |
239,93 |
30 |
4147,26 |
461,86 |
138,86 |
942,36 |
221,39 |
221,67 |
31 |
4281,83 |
455,48 |
112,48 |
934,40 |
234,86 |
201,42 |
32 |
4514,44 |
459,67 |
96,67 |
923,04 |
257,89 |
187,95 |
33 |
4656,63 |
464,61 |
81,61 |
915,18 |
274,22 |
188,56 |
34 |
4638,23 |
464,80 |
61,80 |
914,13 |
274,29 |
203,24 |
35 |
4626,28 |
466,05 |
43,05 |
916,97 |
263,40 |
223,84 |
36 |
4683,99 |
480,46 |
37,46 |
918,33 |
256,63 |
239,37 |
№ наблюдения |
вар.7 |
вар.8 |
вар.9 |
вар.10 |
вар.11 |
вар.12 |
1 |
29,20 |
970,80 |
20,86 |
10,47 |
80,52 |
119,48 |
2 |
35,87 |
964,13 |
21,81 |
21,53 |
93,75 |
106,25 |
3 |
43,03 |
956,97 |
18,95 |
30,52 |
99,32 |
100,68 |
4 |
48,77 |
951,23 |
17,65 |
36,23 |
97,81 |
102,19 |
5 |
51,60 |
948,40 |
19,83 |
38,35 |
90,89 |
109,11 |
6 |
50,93 |
949,07 |
22,79 |
37,51 |
80,59 |
119,41 |
7 |
47,31 |
952,69 |
23,46 |
35,04 |
68,56 |
131,44 |
8 |
42,27 |
957,73 |
22,41 |
32,49 |
55,70 |
144,30 |
9 |
37,82 |
962,18 |
22,93 |
31,16 |
42,09 |
157,91 |
10 |
35,82 |
964,18 |
26,62 |
31,73 |
27,43 |
172,57 |
11 |
37,37 |
962,63 |
31,43 |
34,12 |
11,60 |
188,40 |
12 |
42,46 |
957,54 |
34,58 |
37,62 |
4,00 |
204,80 |
13 |
49,98 |
950,02 |
36,35 |
41,18 |
20,00 |
220,21 |
14 |
58,13 |
941,87 |
39,65 |
43,88 |
32,00 |
232,29 |
15 |
65,04 |
934,96 |
45,62 |
45,23 |
38,00 |
238,52 |
16 |
69,38 |
930,62 |
50,91 |
45,35 |
36,00 |
236,97 |
17 |
70,83 |
929,17 |
50,69 |
44,89 |
27,00 |
227,11 |
18 |
70,16 |
929,84 |
44,36 |
44,75 |
10,00 |
210,21 |
19 |
69,00 |
931,00 |
37,38 |
45,73 |
10,79 |
189,21 |
20 |
69,24 |
930,76 |
36,51 |
48,13 |
31,86 |
168,14 |
21 |
72,38 |
927,62 |
43,55 |
51,63 |
48,97 |
151,03 |
22 |
79,02 |
920,98 |
54,19 |
55,36 |
59,14 |
140,86 |
23 |
88,62 |
911,38 |
62,74 |
58,16 |
61,34 |
138,66 |
24 |
99,67 |
900,33 |
67,12 |
59,05 |
56,77 |
143,23 |
25 |
110,13 |
889,87 |
68,77 |
57,57 |
48,60 |
151,40 |
26 |
118,15 |
881,85 |
68,92 |
54,08 |
41,05 |
158,95 |
27 |
122,63 |
877,37 |
66,75 |
49,70 |
38,22 |
161,78 |
28 |
123,57 |
876,43 |
61,80 |
46,07 |
42,98 |
157,02 |
29 |
122,07 |
877,93 |
57,07 |
44,84 |
56,14 |
143,86 |
30 |
119,91 |
880,09 |
57,64 |
47,21 |
76,33 |
123,67 |
31 |
118,98 |
881,02 |
65,60 |
53,50 |
100,39 |
99,61 |
32 |
120,62 |
879,38 |
76,96 |
63,04 |
124,31 |
75,69 |
33 |
125,15 |
874,85 |
84,82 |
74,32 |
144,28 |
55,72 |
34 |
131,80 |
868,20 |
85,87 |
85,40 |
157,63 |
42,37 |
35 |
138,97 |
861,03 |
83,03 |
94,43 |
163,32 |
36,68 |
36 |
144,75 |
855,25 |
83,13 |
100,20 |
161,91 |
38,09 |
№ наблюдения |
вар13 |
вар14 |
вар15 |
вар16 |
вар17 |
вар18 |
1 |
36,36 |
163,64 |
26,53 |
211,47 |
18,70 |
219,30 |
2 |
36,67 |
163,33 |
34,25 |
203,75 |
23,91 |
214,09 |
3 |
33,92 |
166,08 |
39,53 |
198,47 |
27,05 |
210,95 |
4 |
31,11 |
168,89 |
42,59 |
195,41 |
28,38 |
209,62 |
5 |
30,64 |
169,36 |
44,34 |
193,66 |
28,86 |
209,14 |
6 |
33,43 |
166,57 |
45,96 |
192,04 |
29,66 |
208,34 |
7 |
38,94 |
161,06 |
48,40 |
189,60 |
31,74 |
206,26 |
8 |
45,91 |
154,09 |
51,99 |
186,01 |
35,37 |
202,63 |
9 |
53,24 |
146,76 |
56,30 |
181,70 |
40,05 |
197,95 |
10 |
60,41 |
139,59 |
60,29 |
177,71 |
44,64 |
193,36 |
11 |
67,28 |
132,72 |
62,74 |
175,26 |
47,78 |
190,22 |
12 |
73,63 |
126,37 |
62,76 |
175,24 |
48,45 |
189,55 |
13 |
78,79 |
121,21 |
60,23 |
177,77 |
46,37 |
191,63 |
14 |
81,77 |
118,23 |
55,98 |
182,02 |
42,24 |
195,76 |
15 |
81,97 |
118,03 |
51,64 |
186,36 |
37,58 |
200,42 |
16 |
79,92 |
120,08 |
49,23 |
188,77 |
34,32 |
203,68 |
17 |
77,55 |
122,45 |
50,53 |
187,47 |
34,20 |
203,80 |
18 |
77,61 |
122,39 |
56,50 |
181,50 |
38,16 |
199,84 |
19 |
82,34 |
117,66 |
66,92 |
171,08 |
46,02 |
191,98 |
20 |
92,27 |
107,73 |
80,41 |
157,59 |
56,46 |
181,54 |
21 |
105,50 |
94,50 |
94,76 |
143,24 |
67,35 |
170,65 |
22 |
118,33 |
81,67 |
107,56 |
130,44 |
76,38 |
161,62 |
23 |
126,85 |
73,15 |
116,88 |
121,12 |
81,72 |
156,28 |
24 |
128,79 |
71,21 |
121,81 |
116,19 |
82,57 |
155,43 |
25 |
124,73 |
75,27 |
122,70 |
115,30 |
79,34 |
158,66 |
26 |
117,97 |
82,03 |
121,00 |
117,00 |
73,57 |
164,43 |
27 |
113,08 |
86,92 |
118,82 |
119,18 |
67,40 |
170,60 |
28 |
113,80 |
86,20 |
118,21 |
119,79 |
62,92 |
175,08 |
29 |
121,35 |
78,65 |
120,61 |
117,39 |
61,61 |
176,39 |
30 |
133,94 |
66,06 |
126,44 |
111,56 |
63,89 |
174,11 |
31 |
147,75 |
52,25 |
135,02 |
102,98 |
69,13 |
168,87 |
32 |
158,71 |
41,29 |
144,93 |
93,07 |
75,93 |
162,07 |
33 |
164,38 |
35,62 |
154,46 |
83,54 |
82,63 |
155,37 |
34 |
164,76 |
35,24 |
162,21 |
75,79 |
87,87 |
150,13 |
35 |
162,03 |
37,97 |
167,53 |
70,47 |
91,04 |
146,96 |
36 |
159,20 |
40,80 |
170,62 |
67,38 |
92,4 |
145,6 |
Указания к выполнению работы
Задание 1. Для выявления направления и характера динамики производства, а также оценки общего представления о скорости развития производства, рассчитайте:
абсолютные приросты, темпы роста, темпы прироста (по периодам и к первому периоду), абсолютное содержание 1% прироста;
средние показатели за 36 периодов: объем производства, абсолютный прирост, темп роста, темп прироста.
Результаты расчетов оформите в таблице. Предложите содержательное наполнение данным; сделайте выводы, содержательно интерпретировав результаты расчетов.
Задание 2. Для изучения общей тенденции развития производства:
изобразите ряд динамики в виде линейного графика;
определите общую тенденцию роста выпуска продукции методом укрупнения интервалов в «квартальные» и «полугодовые» уровни (объединяя по четыре и шесть периодов в интервал);
определите общую тенденцию развития ряда динамики механическим способом: с помощью трехзвенной и четырехзвенной скользящей средней; экспоненциальным сглаживанием;
произведите аналитическое выравнивание уровней ряда прямолинейным трендом и выразите общую тенденцию роста соответствующим математическим уравнением;
определите теоретические уровни ряда динамики и нанесите их на график с исходными (эмпирическими) данными;
проверьте адекватность тренда
а) для уровня значимости =0,001; =0,05;
б) подобрать минимальное значение уровня значимости, на котором соответствующие гипотезы отвергаются.
вычислите точность модели;
сделайте прогноз объема производства на следующие три периода (37-й, 38-й и 39-й);
а) точечный;
б) интервальный (=0,001; =0,05);
в) сравнить ширину доверительных интервалов в зависимости от времени упреждения прогноза;
сделайте выводы, содержательно интерпретировав результаты расчетов;
постройте криволинейные тренды (параболический, гиперболический, логарифмический, полиномиальный третьей-четвертой степени);
выполните формальный выбор «лучшей» аналитической модели;
оцените регулярную составляющую временного ряда с помощью адаптивной модели Брауна, Хольта, Винтера;
сравните краткосрочный прогноз по моделям Брауна, Хольта, Винтера; выполните прогноз Тейла-Вейджа.
Задание 3. Для изучения сезонных (циклических) составляющих:
обосновать наличие периодичности уровней ряда;
рассчитать сезонные индексы (период сезона назначьте самостоятельно) для исходного ряда по аддитивной модели; выполнить прогнозирование ряда по тренду и сезонной составляющей на следующий период; оценить точность модели с сезонной компонентой;
исключить тренд из данных; выполнить спектральный анализ: оценить гармонические составляющие, их амплитуду и частоту (можно использовать быстрое преобразование Фурье и ограничиться выполнением задания только в вычислительной среде по выбору); выполнить спектральный синтез, осуществить прогноз на следующий период; оценить случайную компоненту, точность модели;
исследование сопровождать графическим представлением.
Задание 4. Для исследования стационарности:
удалить тенденцию из исходного ряда;
построить коррелограмму (подтвердить или опровергнуть наличие сезонности-цикличности);
построить модель авторегрессии и проинтегрированного скользящего среднего.
