- •§ 5 Моделирование колебаний
- •§ 5.1 Основные элементы временного ряда
- •§ 5.2. Автокорреляция уровней временного ряда и выявление его структуры
- •§ 5.3. Моделирование сезонных и циклических колебаний
- •Расчет значений сезонной компоненты в аддитивной модели
- •Расчет выровненных значений и ошибокв аддитивной модели
- •Прибыль компании, тыс. Долл. Сша
- •Расчет оценок сезонной компоненты в мультипликативной модели
- •Расчет сезонной компоненты в мультипликативной модели
- •I квартал: II квартал:
- •III квартал: IV квартал:
- •§ 5.4. Автокорреляция остатков. Критерий Дарбина-Уотсона
§ 5.3. Моделирование сезонных и циклических колебаний
Аддитивная и мультипликативная модели временного ряда
Существует несколько подходов к анализу структуры временных рядов, содержащих сезонные или циклические колебания. Моделирование циклических колебаний в целом осуществляется аналогично моделированию сезонных колебаний, поэтому мы рассмотрим только методы моделирования последних.
Простейший подход – расчет значений сезонной компоненты методом скользящей средней и построение аддитивной или мультипликативной модели временного ряда. Общий вид аддитивной модели следующий:
Эта модель предполагает, что каждый уровень временного ряда может быть представлен как сумма трендовой , сезоннойи случайнойкомпонент. Общий вид мультипликативной модели выглядит так:
Эта модель предполагает, что каждый уровень временного ряда может быть представлен как произведение трендовой, сезонной и случайной компонент. Выбор одной из двух моделей осуществляется на основе анализа структуры сезонных колебаний. Если амплитуда колебаний приблизительно постоянна, строят аддитивную модель временного ряда, в которой значения сезонной компоненты предполагаются постоянными для различных циклов. Если амплитуда сезонных колебаний возрастает или уменьшается, строят мультипликативную модель временного ряда, которая ставит уровни ряда в зависимость от значений сезонной компоненты.
Построение аддитивной и мультипликативной моделей сводится к расчету значений ,идля каждого уровня ряда. Процесс построения модели включает в себя следующие шаги.
Выравнивание исходного ряда методом скользящей средней.
Расчет значений сезонной компоненты .
Устранение сезонной компоненты из исходных уровней ряда и получение выровненных данных в аддитивной илив мультипликативной модели.
Аналитическое выравнивание уровней илии расчет значенийс использованием полученного уравнения тренда.
Расчет полученных по модели значений или.
Расчет абсолютных и/или относительных ошибок.
Если полученные значения ошибок не содержат автокорреляции, ими можно заменить исходные уровни ряда и в дальнейшем использовать временной ряд ошибок для анализа взаимосвязи исходного ряда и других временных рядов.
Подробнее методику построения каждой из моделей рассмотрим на примерах.
Пример 3. Построение аддитивной модели временного ряда.
Обратимся к данным об объеме потребления электроэнергии жителями района за последние четыре года, представленным в табл. 3.
В примере 2 было показано, что данный временной ряд содержит сезонные колебания периодичностью 4. Объемы потребления электроэнергии в осенне-зимний период времени (I и IV кварталы) выше, чем весной и летом (II и III кварталы). По графику этого ряда можно установить наличие приблизительно равной амплитуды колебаний. Это свидетельствует о возможном существовании в ряде аддитивной модели. Рассчитаем ее компоненты.
Шаг 1. Проведем выравнивание исходных уровней ряда методом скользящей средней. Для этого найдем уже центрированные четырехчленные скользящие средние по формулам:,и т.д.
Шаг 2. Найдем оценки сезонной компоненты как разность между фактическими уровнями ряда и центрированными скользящими средними. Используем эти оценки для расчета значений сезонной компоненты (табл. 6). Для этого найдем средние за каждый квартал (по всем годам) оценки сезонной компоненты. В моделях с сезонной компонентой обычно предполагается, что сезонные воздействия за период взаимопогашаются. В аддитивной модели это выражается в том, что сумма значений сезонной компоненты по всем кварталам должна быть равна нулю.
Для данной модели имеем:
.
Определим корректирующий коэффициент:
.
Рассчитаем скорректированные значения сезонной компоненты как разность между ее средней оценкой и корректирующим коэффициентом :
.
Таблица 5
Расчет оценок сезонной компоненты в аддитивной модели
-
№ квартала
Потребление электроэнергии
Центрированная скользящая средняя
Оценка сезонной компоненты
1
6,0
2
4,4
3
5,0
6,250
-1,250
4
9,0
6,450
2,550
5
7,2
6,625
0,575
6
4,8
6,875
-2,075
7
6,0
7,100
-1,100
8
10,0
7,300
2,700
9
8,0
7,450
0,550
10
5,6
7,625
-2,025
11
6,4
7,875
-1,475
12
11,0
8,125
2,875
13
9,0
8,325
0,675
14
6,6
8,375
-1,775
15
7,0
16
10,8
Таблица 6