Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
6
Добавлен:
19.01.2025
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

Таблица 51 – Расчеты для критерия знакопеременных серий

 

i

 

 

 

 

 

sign

 

серия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2,1

 

–

 

 

серия 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

-1,6

 

+

 

 

серия 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

1,8

 

–

 

 

серия 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

-5,0

 

–

 

 

серия 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

-6,1

 

+

 

 

серия 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

10,4

 

–

 

 

серия 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

4,0

 

+

 

 

серия 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

7,4

 

–

 

 

серия 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

-10,7

 

+

 

 

серия 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

0,3

 

–

 

 

серия 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

-3,5

 

+

 

серия 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

-1,6

 

+

 

серия 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

2,2

 

 

 

 

 

 

1,96

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 1

 

 

(40)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6,

5,

если

26,

 

(41)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

если

26

 

 

153,

 

 

 

 

В нашем случае:

7,

 

если 153

 

 

1170.

 

.

 

 

2 ∙ 13

1 /3

1,96

 

16 ∙ 13 29 /90

5,57 6

 

 

10

6, =>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

неравенства выполняются, нулевая гипотеза не отклоняется:

 

 

модели случайны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

остатки2

5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3.5 Реализация проверки остаточной компоненты на соответствие условиям Гаусса-Маркова: проверка на независимость

Протестируем остатки на наличие автокорреляции. Сформулируем основную и конкурирующую гипотезы.

H0: 2 , автокорреляции в остатках нет.

H1: 2, автокорреляция в остатках присутствует. Воспользуемся статисткой Дарбина-Уотсона (формула 42):

 

∑

 

 

(42)

 

∑

 

 

Сделав вспомогательные расчеты (таблица 52), найдём значение:

71

 

 

 

 

 

 

 

 

878,57/386,1 2,275

 

 

 

По таблице А.3 приложения А определим нижнюю и верхнюю

критические границы. В модели 13 наблюдений (

) и одна объясняющая

переменная

(

 

 

);

вывод

сделаем на уровне

значимости 0,05.

Тогда

 

1

13

 

 

 

1,010

,

 

 

. Рисунок 20 показывает интервал возможных значений

 

 

1,340

 

 

 

 

 

DW, разбитый на отрезки, соответствующие принятию или отклонению нулевой

гипотезы. Поскольку расчетное значение статистики попадает на интервал от

 

до 4 , отклонять нулевую гипотезу не следует (автокорреляции нет).

 

0

1,01

1,34

2

2,66

2,99

4

 

dL

dU

 

4 – dU

4 – dL

 

 

 

 

DW=2,28

 

 

 

H1

 

H0

 

H1

 

 

(положительная

 

нет автокор-

(отрицательная

 

автокорреляция)

 

реляции

 

автокорреляция)

Рис. 20. Границы принятия нулевой гипотезы для DW-статистики

Таблица 52 – Вспомогательные расчеты для статистики Дарбина-Уотсона

i

 

 

 

 

 

 

∙

 

̅

 

̅

 

 

̅

 

 

̅

 

1

2,1

4,3

 

–

 

–

 

 

–

 

–

 

–

 

2

-1,6

2,4

 

-3,7

 

13,69

 

 

-3,20

 

1,96

 

 

4,41

3

1,8

3,1

 

3,4

 

11,56

 

 

-2,81

 

4,00

 

 

2,56

4

-5,0

24,5

 

-6,8

 

46,24

 

 

-9,58

 

23,04

 

 

3,24

5

-6,1

37,2

 

-1,1

 

1,21

 

 

28,28

 

34,81

 

25,00

6

10,4

108,7

 

16,5

 

272,25

 

 

-62,59

 

112,36

 

37,21

7

4,0

15,8

 

-6,4

 

40,96

 

 

44,61

 

17,64

 

108,16

8

7,4

55,4

 

3,4

 

11,56

 

 

31,96

 

57,76

 

16,00

9

-10,7

114,9

 

-18,1

 

327,61

 

 

-79,74

 

110,25

 

54,76

10

0,3

0,1

 

11

 

121

 

 

-5,34

 

0,25

 

114,49

11

-3,5

12,3

 

-3,8

 

14,44

 

 

-1,65

 

10,89

 

 

0,09

12

-1,6

2,7

 

1,9

 

3,61

 

 

4,59

 

1,96

 

12,25

13

2,2

4,7

 

3,8

 

14,44

 

 

-3,37

 

5,76

 

 

2,56

Сумма

–

386,1

 

–

 

878,57

 

 

-58,84

 

380,68

 

380,73

i=1,…,12

-0,21

для столбца № 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

̅i=2,…,13

-0,20

для столбца № 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

̅

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

72

4.3.6 Реализация проверки остаточной компоненты на соответствие условиям Гаусса-Маркова: проверка на нормальное распределение

Проверка гипотезы о нормальном распределении осуществлялась ранее в решении задач по теме 1 – «Проверка статистических гипотез/Проверка гипотезы о нормальном распределении случайной величины на основании коэффициентов асимметрии и эксцесса».

4.4 Верификация факторной регрессионной модели с использованием Excel

4.4.1 Проверка значимости параметров регрессионной модели в Excel

Задача для решения в классе (пример 4.5).

На основании отчета «Регрессия», выполненного в Excel (рисунок 21), запишите построенную модель в явном виде и сделайте выводы относительно значимости параметров.

Рис. 21 Отчет «Регрессия» для решения примера 4.5

Решение

На основании отчета Excel можно сделать следующие выводы:

посколькуP-Значение константы(Y-пересечение) большезаданного уровня значимости 0,05, следовательно, параметр незначим с вероятностью не менее 95%.

поскольку P-Значение параметра при переменной X меньше

заданного уровня значимости 0,05, следовательно, параметрзначим с вероятностью не менее 95%.

4.4.2 Проверка значимости уравнения регрессии в Excel

Задача для решения в классе (пример 4.6).

На основании отчета «Регрессия», выполненного в Excel (рисунок 22), запишите построенную модель в явном виде найдите модельную и остаточную дисперсии. Модель построена по 30 наблюдениям. Проверьте значимость регрессионной модели, приняв уровень значимости равным 0,05.

73

 

 

Рис. 22

Отчет «Регрессия» для решения примера 4.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Модельная дисперсия в отчете Excel находится в столбце

по строке

«Регрессия» и рассчитываются по формуле (35).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Остаточная дисперсия в отчете Excel находится в столбце

 

по строке

«Остаток» и рассчитываются по формуле (36).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Столбец

– число степеней свободы.

 

 

 

 

/

 

 

 

 

Запишем

– среднеквадратическое отклонение .

 

 

 

 

 

 

Столбец

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

модель регрессии

 

91,869 1,3206 ∙ _

 

2,972 ∙ _

Рассчитаем модельную и

 

 

 

162,43

 

 

 

остаточную дисперсии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

63,28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверим модель регрессии на значимость.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧ 162,43 63,28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

27

 

значение

 

КРИТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найдем табличное:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

34,65

 

 

 

0,05; 2; 27

3,35

 

 

 

РАСЧ

 

КРИТ

 

 

 

Таккакрасчетноезначение

 

 

 

 

 

 

, то

 

 

 

 

 

критериябольшекритического

 

 

 

 

модель регрессии является значимой с вероятностью не более

95%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

регрессионная модель

 

1,3206 ∙

 

2,972 ∙ _

является значимой с вероятностью 95%. 91,869

 

4.4.3 Проверка остаточной компоненты на соответствие условиям Гаусса-Маркова в Excel

Задача для решения в классе (пример 4.8).

Проверить ряд остатков после построения регрессионной модели (таблица 53) на соответствие условиям Гаусса-Маркова: на равенство нулю математического ожидания.

Таблица 53 – Вспомогательные расчеты для решения примера 4.8

74

i

1

 

6

20,5

 

3,9

 

 

2,1

 

 

2

 

23

91,7

 

24,6

 

 

-1,6

 

3

 

29

100,9

 

27,2

 

 

1,8

 

4

 

15

75,8

 

20,0

 

 

-5,0

 

5

 

14

76,3

 

20,1

 

 

-6,1

 

6

 

30

74,5

 

19,6

 

 

10,4

 

7

 

27

86,4

 

23,0

 

 

4,0

 

8

 

24

64,1

 

16,6

 

 

7,4

 

9

 

9

75,0

 

19,7

 

 

-10,7

 

10

 

6

26,6

 

5,7

 

 

0,3

 

11

 

2

26,0

 

5,5

 

 

-3,5

 

12

 

12

54,0

 

13,6

 

 

-1,6

 

13

 

16

54,7

 

13,8

 

 

2,2

КомплекснаяпроверкаостатковнасоответствиеусловиямГаусса-Маркова в Excel не реализуется. Excel можно использовать для проверки гипотезы о равенстве математического ожидания нулю и проверку на нормальный закон распределения с использованием асимметрии и эксцесса. Для проверки следует воспользоваться надстройкой «Анализ данных».

Проверку на равенство нулю математического ожидания можно осуществить с помощью использования меню «Описательные статистики» (рисунок 23). Выбрав переменную остатков ( ), необходимо нажать на правую кнопку мыши, в появившемся меню выбрать «Описательные статистики». В полученном отчете (рисунок 23) необходимо найти показатели «Среднее» и «Стандартное отклонение».

Рис. 23 Отчет Excel «Описательные статистики» для решения примера 4.8

75

Проверку

значимости необходимо

осуществить

вручную. Расчетное

значение t-статистики следует посчитать по формуле (38).

 

 

 

РАСЧ

0,023

0

 

 

 

 

 

Табличное (или критическое

5,57

 

критерия Стъюдента определяется

) значение

0,004

 

 

по таблицам распределения Стъюдента с параметрами :

 

- уровень значимости,

 

– число степеней свободы. Возьмем уровень

значимости по умолчанию,

1

 

 

 

 

равным 0,05.

 

КРИТ, 0,05; 12

 

2,179

 

 

 

 

Поскольку

 

 

 

, нулевая гипотеза не

отклоняется, среднее| РАСЧ|

КРИТ

| 0,004|

2,179

 

 

 

 

 

остатков в генеральной совокупности равно нулю.

4.5 Задачи для самостоятельной отработки знаний навыков и умений по теме 4

Задача 1. Самостоятельная отработка навыков по теме 4. Исходные данные приводятся в таблице 54.

А) Используя Excel или вручную, постройте график взаимного разброса наблюдений. Можно ли по графику предположить наличие линейной взаимосвязи между Y и X?

Б) Оцените параметры парной линейной регрессии, где Y – зависимая переменная, X – независимая переменная.

В) Проверьте гипотезу о значимости оценки константы и коэффициента при X. Рассчитайте доверительные интервалы для параметров модели, приняв уровно значимости равным 0,1.

Таблица 54 – исходные данные для задачи 1. Самостоятельная отработка навыков по теме 4.

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

9

9

2

12

12

1

16

5

6

19

12

14

10

5

17

 

7

8

2

1

7

2

1

4

2

7

4

2

8

3

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 2. Самостоятельная отработка навыков по теме 4.

По представленным исходным данным построена модель множественной регрессии вида Y=a0+a1X1+a2X2. Запишите полученную модель. Определите, являются ли параметры модели значимыми с вероятностью 95%. Следует ли проводитьверификациюмоделииисключитьнезависимуюпеременнуюKol_Dis или Av_ball ? Рассчитайте коэффициенты эластичности независимых переменных. Вспомогательные распечатки Excel представлены на рисунке 24.

76

Рис. 24. Вспомогательные распечатки Excel для решения задачи 2. Самостоятельная отработка навыков по теме 4.

Задача 3. Самостоятельная отработка навыков по теме 4.

На основании фрагмента отчета Excel (таблица 55) проверьте значимость модели множественной регрессии на основании формул, приняв уровень значимости 0,01. Предварительно заполните пропуски в таблице дисперсионного анализа (таблица 55). Сделайте выводы о значимости модели регрессии наоснованииF-значимости модели сзаданным поумолчаниюуровню значимости.

Таблица 55 – таблица дисперсионного анализа для решения задачи 3. Самостоятельная отработка навыков по теме 4.

 

df

SS

MS

F

Значимость F

Регрессия

????

198,741027

?????

?????

8,42E-06

Остаток

????

26,9732582

?????

 

 

Итого

????

225,714286

 

 

 

 

Задача 4. Самостоятельная отработка навыков по теме 4.

 

 

 

 

В таблице 56 представлен ряд остатков после построения модели простой

регрессии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 56 – Исходные данные к задаче 4. Самостоятельная отработка

 

 

 

 

30,71 – 0,8 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

навыков по теме 4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

1

 

2

3

 

4

5

6

7

 

8

 

9

10

e

 

1,2

 

0,1

-0,1

 

-0,7

-1,3

-1,5

0,3

 

0,5

 

1,9

-0,5

 

А) Проверьтерядостатковнавыполнениеусловия

 

0, еслиизвестны

следующие значения описательных статистик:

 

 

среднее значение остатков = -0,01;

 

 

 

 

 

 

 

 

дисперсия остатков =0,1089.

 

 

 

 

 

 

 

 

Б) Проверьте ряд остатков на независимость, используя критерий ДарбинаУотсона, если вспомогательные расчеты представлены в таблице 57.

В) Проверьте ряд остатков на случайность, используя критерий серий, основанный на медиане выборки.

77

Таблица 57 – Вспомогательные расчеты к решению задачи 4. Самостоятельная отработка навыков по теме 4.

 

i

 

 

-

 

 

 

 

 

 

1,44

 

 

 

 

1

1,2

-

 

 

 

 

 

 

 

2

 

0,1

1,2

 

 

1,21

 

 

 

0,01

 

 

 

 

3

-0,1

0,1

 

 

0,04

 

 

 

0,01

 

 

 

 

4

-0,7

-0,1

 

 

0,36

 

 

 

0,49

 

 

 

 

5

-1,3

-0,7

 

 

0,36

 

 

 

1,69

 

 

 

 

6

-1,5

-1,3

 

 

0,04

 

 

 

2,25

 

 

 

 

7

 

0,3

-1,5

 

 

3,24

 

 

 

0,09

 

 

 

 

8

 

0,5

0,3

 

 

0,04

 

 

 

0,25

 

 

 

 

9

 

1,9

0,5

 

 

1,96

 

 

 

3,61

 

 

 

 

10

-0,5

1,9

 

 

5,76

 

 

 

0,25

 

 

 

 

 

Сумма

 

 

13,01

 

 

 

10,09

 

 

 

 

Примечание: Ряд случаен при 5 % уровне значимости, если выполняются

следующие два неравенства:

 

3,3 ∙ lg 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(43)

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∙

1 1,96 ∙

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

(

, где

 

 

– длина наибольшей серии,

 

 

– количество серий

 

последовательностей одного знака).

 

 

 

4.6 Решение тестовых заданий по теме 4.

Тестовое задание 1 по теме 4

По результатам построения регрессионной модели были получены оценка константы 6 и ошибка этого параметра 2. Укажите правую (верхнюю) границу 95%-ого доверительного интервала оценки параметра.

Фрагмент табличных значений (двусторонний): tКРИТ (0,05; 45) = 2

tКРИТ (0,025; 45) = 2,5 tКРИТ(0,95; 45) = 0,05

Запишите ответ.

Решение

Для определения верхней границы воспользуемся формулой (34). Табличное значение будет соответствовать tКРИТ (0,05; 45) = 2 так как заданный уровень значимости 0,05 и распределение является двусторонним.

∙ КРИТ 6 2 ∙ 2 2

Ответ: 2

78

Тестовое задание 2 по теме 4

Укажите, какие из выводов по таблице отчёта Excel «Регрессия» представленного в таблице 58, являются верными.

Таблица 58 – таблица дисперсионного анализа для решения тестового задания 2 по теме 4

 

 

Дисперсионный анализ

 

 

Значимость F

 

 

 

 

df

SS

MS

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Регрессия

2

2,030

1,015

?

 

6,02E-22

 

 

Остаток

39

0,180

0,005

 

 

 

 

 

Итого

41

2,210

 

 

 

 

 

 

 

А.

Модель в целом значима, так как значимость F: 6,02 10–22< 0,05. Значение

 

 

 

 

критерия F = 2,030/0,180 ≈ 11,28.

 

 

 

 

 

Б.

Модель в целом значима, так как значимость F: 6,02 10–22< 0,05. Значение

 

 

критерия F = 1,015/0,005 = 203.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В.

Модель в целом незначима, так как значимость F: 6,02 10–22< 0,05. Значение

 

 

критерия F = 2,210/41 ≈ 0,054.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г.

Модель в целом незначима, так как значимость F: 6,02 10–22< 0,05. Значение

 

 

критерия F нельзя определить по данным таблицы.

 

 

 

Решение

Для проверки значимости модели необходимо сравнить расчетное значение F-критерия Фишера с табличным. На основании отчета Excel можно определить значимость с использованием значения «Значимость F». Если значение «Значимость F» меньше заданного уровня значимости, то модель является значимой.

Для расчета F значения воспользуемся формулой

Ответ: Б.

Тестовое задание 3 по теме 4

,

203

,

Запишите результаты расчета

В результате построения регрессионной модели вида получена таблица дисперсионного анализа. Заполните значения, отмеченные знаком «????» в таблице 59.

Таблица 59 - таблица дисперсионного анализа для решения тестового задания 3 по теме 4

Источник

Суммы квадратов

Степени

Среднеквадратически

(SS)

свободы (df)

е ошибки (MS)

 

 

 

 

 

Модельная

4 000

????

???

Остаточная

6000

10

???

Общая

4600

12

 

79

Решение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как модель

регрессии

имеет вид

 

 

 

 

, число

независимых переменных

 

.

В таблице

дисперсионного анализа DF по

 

 

 

 

 

 

 

строке «Модельная»

равно 2. Среднеквадратическая ошибка модели

будет

2

 

 

 

 

 

 

 

 

находится по формуле: модельная

модельная

 

2000

.

модельная

 

 

Среднеквадратическая ошибка остатков

находится по формуле:

остаточная

 

остаточная

 

600

.

 

 

 

 

остаточная

 

 

 

 

 

 

Ответ: представлен в таблице 60.

 

 

 

 

 

 

Таблица 60 – ответ на тестовое задание 3 по теме 4

 

 

Источник

 

Суммы квадратов

 

Степени

 

Среднеквадратически

 

 

 

(SS)

 

свободы (df)

 

е ошибки (MS)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Модельная

 

4 000

 

 

 

2

 

2000

 

Остаточная

 

6000

 

10

 

600

 

Общая

 

4600

 

12

 

 

 

Тестовое задание 4 по теме 4

На основании эконометрического исследования проверялась гипотеза о зависимости количества дипломов «с отличием» (Y) от объема изученных дисциплин (X1) и времени обучения(X2). Результаты представлены в таблице 61 (критические границы tТАБЛ – двусторонние).

Таблица 61 -таблица идентификации параметров регрессии для решения тестового задания 4 по теме 4.

Переменная

Оценка

Стандартная

tРАСЧ

tКРИТ

tКРИТ

tКРИТ

 

параметра

ошибка

 

(0,9;40)

(0,1;40)

(0,05;40)

X1

5

1

?

0,126

1,68

2,02

X2

3

1,5

?

 

 

 

Является ли значимым параметр при переменной Х1 с вероятностью 90%

Решение

Для того, чтобы ответить на вопрос, необходимо рассчитать значение t-критерия Стъюдента по формуле (32).

 

РАСЧ

 

5

 

 

 

Табличное значение критерия

 

 

 

 

 

Стъюдента определяем с

параметрами

 

1

5

;

 

уровень значимости

и число степеней свободы (n-m-1): КРИТ

 

 

80