
- •Простое экспоненциальное сглаживание
- •Линейное экспоненциальное сглаживание
- •Квадратичное экспоненциальное сглаживание
- •Проверка на наличие основной тенденции
- •Анализ графика и периодограммы
- •Спектральный анализ остатков кривой Гомперца
- •Метод сезонной корректировки
- •Расчет разностей
- •Проверка гипотез для разности первого порядка
- •Сравнение моделей
Квадратичное экспоненциальное сглаживание
Общий вид модели квадратичного экспоненциального сглаживания Брауна имеет вид:
Начальные условия для сглаживающего полинома заданы следующим образом:
Экспоненциальные средние первого, второго и третьего порядков могут быть подсчитаны по следующим формулам:
Оценки коэффициентов модели:
Окончательно точечный прогноз по модели экспоненциального среднего второго порядка на момент времени T:
В приложении 6 построено несколько вариантов модели линейного экспоненциального сглаживания Брауна в зависимости от значения сглаживающего параметра Результаты сглаживания в сводной таблице 7:
период |
значение показателя |
экспоненциальная средняя |
||||
a=0,1 |
a=0,3 |
a=0,5 |
a=0,8 |
a=0,3531 |
||
1 |
813,17 |
861,146 |
814,74 |
783,895 |
732,226 |
803,298 |
2 |
877,02 |
845,326 |
794,965 |
785,901 |
813,206 |
787,931 |
3 |
844,36 |
851,921 |
848,244 |
896,26 |
977,135 |
857,167 |
4 |
856,69 |
847,596 |
844,507 |
857,72 |
801,865 |
849,218 |
5 |
924,97 |
847,978 |
854,57 |
865,241 |
864,672 |
859,314 |
6 |
953,18 |
868,932 |
920,602 |
965,321 |
1020,66 |
934,628 |
7 |
892,74 |
894,311 |
972,216 |
1004,46 |
988,606 |
985,721 |
8 |
874,46 |
896,488 |
934,291 |
894,653 |
792,59 |
929,615 |
9 |
771,4 |
892,581 |
895,981 |
846,36 |
838,254 |
883,625 |
10 |
785,72 |
858,365 |
784,49 |
694,82 |
634,264 |
757,283 |
11 |
829,36 |
835,151 |
752,224 |
727,374 |
817,869 |
736,271 |
12 |
865,08 |
829,769 |
784,874 |
826,886 |
914,135 |
787,745 |
13 |
892,15 |
836,427 |
837,415 |
900,716 |
922,48 |
851,965 |
14 |
947,28 |
850,144 |
887,073 |
939,316 |
922,79 |
904,471 |
15 |
948,6 |
877,869 |
956,984 |
1007,33 |
1012,53 |
976,906 |
16 |
992,79 |
900,555 |
983,447 |
991,242 |
937,649 |
993,908 |
17 |
1017,36 |
931,878 |
1027,25 |
1032,49 |
1038,9 |
1034,89 |
18 |
997,49 |
964,079 |
1059,7 |
1053,5 |
1042,36 |
1062,6 |
19 |
911,97 |
983,45 |
1046,07 |
1005,66 |
957,077 |
1037,82 |
20 |
837,21 |
972,67 |
954,352 |
861,218 |
782,652 |
928,054 |
21 |
857,42 |
940,898 |
843,423 |
745,955 |
735,421 |
809,134 |
22 |
798,01 |
920,933 |
817,003 |
799,108 |
906,309 |
798,912 |
23 |
859,33 |
886,769 |
759,62 |
747,226 |
738,163 |
745,944 |
24 |
849,27 |
877,62 |
799,269 |
858,468 |
954,708 |
807,128 |
25 |
838,65 |
867,307 |
815,916 |
865,842 |
846,499 |
828,638 |
26 |
824,31 |
855,958 |
819,029 |
847,347 |
818,558 |
830,251 |
27 |
820,56 |
842,73 |
811,429 |
821,561 |
802,7 |
818,941 |
28 |
821,28 |
831,244 |
808,19 |
815,023 |
817,437 |
814,089 |
29 |
812,44 |
822,573 |
810,593 |
819,213 |
826,261 |
816,155 |
30 |
786,55 |
813,347 |
806,271 |
809,017 |
802,651 |
809,84 |
31 |
804,84 |
798,604 |
783,249 |
771,449 |
751,581 |
782,198 |
32 |
834,95 |
792,741 |
792,346 |
801,22 |
833,533 |
795,135 |
33 |
863,61 |
797,606 |
825,915 |
854,137 |
882,55 |
834,341 |
34 |
816,88 |
810,63 |
866,882 |
897,733 |
901,928 |
877,875 |
35 |
862,39 |
807,505 |
840,563 |
818,929 |
743,505 |
839,098 |
36 |
839,67 |
819,02 |
867,871 |
873,124 |
918,755 |
870,44 |
37 |
812,22 |
821,781 |
857,178 |
841,604 |
811,117 |
854,188 |
38 |
822,04 |
816,022 |
825,51 |
793,592 |
768,937 |
816,553 |
39 |
823,26 |
814,594 |
820,002 |
808,602 |
838,033 |
814,122 |
40 |
843,39 |
814,076 |
819,357 |
818,902 |
831,107 |
816,396 |
41 |
865,42 |
819,954 |
837,941 |
853,136 |
872,863 |
840,03 |
42 |
825,66 |
831,506 |
865,855 |
887,457 |
895,408 |
871,491 |
43 |
850,26 |
829,008 |
840,67 |
822,958 |
764,967 |
837,622 |
44 |
828,34 |
834,488 |
850,569 |
850,384 |
879,734 |
850,282 |
45 |
783,02 |
832,404 |
834,466 |
821,167 |
801,53 |
830,756 |
46 |
807,71 |
817,205 |
786,369 |
751,574 |
718,556 |
775,974 |
47 |
791,73 |
812,525 |
789,594 |
792,352 |
847,108 |
786,829 |
48 |
829,32 |
804,154 |
779,612 |
782,883 |
779,153 |
778,335 |
49 |
863,65 |
808,923 |
811,912 |
843,341 |
883,021 |
819,095 |
50 |
878,19 |
823,269 |
858,409 |
899,162 |
912,806 |
870,933 |
51 |
894,68 |
839,294 |
890,405 |
913,825 |
890,984 |
900,991 |
52 |
873,43 |
857,14 |
915,474 |
923,57 |
906,903 |
922,416 |
53 |
841,42 |
865,008 |
902,232 |
877,913 |
835,244 |
899,62 |
54 |
923,94 |
861,545 |
863,084 |
818,177 |
790,898 |
851,808 |
55 |
919,01 |
883,331 |
918,22 |
941,244 |
1042,17 |
921,198 |
56 |
919,19 |
899,11 |
935,288 |
943,864 |
916,444 |
937,19 |
57 |
881,18 |
911,479 |
938,573 |
931,596 |
906,988 |
937,138 |
58 |
911,06 |
909,572 |
901,571 |
864,877 |
821,78 |
891,572 |
59 |
921,6 |
916,547 |
910,056 |
904,828 |
952,143 |
905,631 |
60 |
1016,39 |
924,861 |
922,193 |
928,581 |
942,046 |
921,423 |
61 |
1055,37 |
959,496 |
1011,33 |
1070,52 |
1146,44 |
1025,9 |
62 |
1103,51 |
998,412 |
1080,57 |
1125,03 |
1102,35 |
1096,25 |
63 |
1112,47 |
1043,29 |
1145,06 |
1170,75 |
1148,59 |
1158,01 |
64 |
1119,03 |
1080,97 |
1169,31 |
1155,42 |
1104,79 |
1171,77 |
65 |
1113,04 |
1111,91 |
1173 |
1136,76 |
1110,3 |
1166,4 |
66 |
1028,2 |
1133,51 |
1157,68 |
1110,07 |
1094,86 |
1144,17 |
67 |
1038,78 |
1123,84 |
1065,53 |
974,074 |
904,718 |
1036,86 |
68 |
1086,43 |
1117,72 |
1031,18 |
989,284 |
1056,32 |
1009,91 |
69 |
1105,96 |
1125,7 |
1060,21 |
1084,19 |
1169,71 |
1056,45 |
70 |
1125,8 |
1136,65 |
1091,7 |
1129,49 |
1138,16 |
1096,84 |
71 |
1124,88 |
1150,09 |
1122,63 |
1155,67 |
1145,47 |
1131,18 |
72 |
1162,68 |
1159,29 |
1132,92 |
1143,89 |
1114,58 |
1138,38 |
73 |
1204,92 |
1176,69 |
1168,31 |
1188,39 |
1207,97 |
1176,3 |
74 |
1232,24 |
1201,99 |
1217,69 |
1244,74 |
1259,37 |
1228,26 |
75 |
1138,69 |
1229,11 |
1257,7 |
1273,45 |
1260,16 |
1266,28 |
76 |
1230,79 |
1221,32 |
1183,02 |
1114,96 |
993,924 |
1169,12 |
77 |
1271,72 |
1241,2 |
1228,29 |
1235,29 |
1352,06 |
1227,61 |
78 |
1307,78 |
1268,01 |
1281,32 |
1310,55 |
1339,08 |
1287,83 |
79 |
1328,18 |
1298,84 |
1330,86 |
1355,97 |
1346,21 |
1338,94 |
80 |
1310,47 |
1328,11 |
1362,54 |
1367,98 |
1340,63 |
1366,91 |
81 |
1326,15 |
1344,56 |
1350,99 |
1320,41 |
1270,83 |
1345,27 |
82 |
1344,56 |
1360,69 |
1351,76 |
1326,96 |
1338,55 |
1344,38 |
83 |
1348,83 |
1377,37 |
1362,16 |
1350,79 |
1368,98 |
1356,63 |
84 |
1324,74 |
1390,24 |
1364,9 |
1354,38 |
1351,33 |
1359,5 |
85 |
1347,72 |
1391,55 |
1339,49 |
1313,08 |
1285,78 |
1329,9 |
86 |
1213,49 |
1397,76 |
1346,03 |
1343,83 |
1377,57 |
1341,67 |
87 |
1145,62 |
1360,8 |
1226,25 |
1147,24 |
1028,15 |
1202,58 |
88 |
1180,98 |
1309,29 |
1115,78 |
1044,46 |
1053,44 |
1088,91 |
89 |
1181,07 |
1277,44 |
1109,59 |
1129,86 |
1258,46 |
1104,08 |
90 |
1145,27 |
1251,18 |
1119,28 |
1171,67 |
1206,69 |
1127,49 |
91 |
995,52 |
1218,87 |
1101,71 |
1134,53 |
1100,12 |
1110,8 |
92 |
957,73 |
1147,78 |
968,505 |
914,125 |
787,831 |
957,022 |
93 |
1030,47 |
1079,5 |
889,518 |
865,539 |
917,9 |
880,989 |
94 |
987,7 |
1047,11 |
938,323 |
1016,42 |
1167,42 |
955,737 |
95 |
874,21 |
1009,24 |
936,623 |
990,751 |
949,403 |
954,863 |
96 |
749,78 |
945,949 |
845,306 |
822,654 |
712,648 |
846,184 |
97 |
815,25 |
859,262 |
706,331 |
639,905 |
584,546 |
691,594 |
98 |
788,89 |
811,195 |
722,874 |
767,515 |
937,255 |
731,444 |
99 |
688,15 |
766,982 |
724,943 |
779,255 |
787,106 |
740,556 |
100 |
689,85 |
703,76 |
649,98 |
643,801 |
552,754 |
653,379 |
101 |
758,83 |
656,245 |
633,533 |
653,916 |
701,045 |
641,866 |
102 |
813,63 |
641,779 |
703,196 |
783,644 |
877,662 |
728,073 |
103 |
820,49 |
649,673 |
792,849 |
882,2 |
898,507 |
825,177 |
104 |
906,61 |
661,018 |
840,726 |
881,35 |
818,074 |
864,254 |
105 |
902,04 |
698,698 |
936,386 |
984,07 |
1010,02 |
960,744 |
106 |
941,57 |
730,019 |
966,276 |
956,483 |
882,816 |
975,15 |
107 |
988,37 |
769,097 |
1004 |
982,89 |
976,282 |
1005,2 |
108 |
1024,29 |
816,235 |
1050,72 |
1033,29 |
1043,1 |
1048,84 |
109 |
1117,68 |
866,195 |
1090,33 |
1068,8 |
1061,6 |
1084,94 |
110 |
1125,11 |
935,253 |
1177,62 |
1187,79 |
1232,54 |
1178,73 |
111 |
1142,6 |
993,404 |
1206,12 |
1178,38 |
1117,92 |
1198,39 |
112 |
1196,45 |
1045,34 |
1216,96 |
1170,7 |
1142 |
1202,25 |
113 |
1193,84 |
1102,8 |
1254,38 |
1229,04 |
1257,81 |
1242,38 |
114 |
1163,26 |
1147,41 |
1253,54 |
1211,35 |
1179,49 |
1236,8 |
115 |
1141,02 |
1172,96 |
1212,34 |
1147,23 |
1106,34 |
1188,06 |
116 |
1170,72 |
1185,52 |
1164,94 |
1104,77 |
1104,87 |
1139,22 |
117 |
1132,32 |
1203,15 |
1166,35 |
1154,78 |
1217,14 |
1152,09 |
118 |
1143,91 |
1204,38 |
1130,24 |
1109,76 |
1084,34 |
1116,46 |
119 |
1120,08 |
1207,43 |
1124,78 |
1129,17 |
1159,04 |
1118,87 |
120 |
1128,26 |
1201,37 |
1102,47 |
1102,88 |
1092,03 |
1098,3 |
121 |
1207,35 |
1197,67 |
1102,69 |
1119,3 |
1141,56 |
1104,39 |
122 |
1148,54 |
1217,23 |
1177,08 |
1245,45 |
1322,54 |
1194,83 |
123 |
1163,89 |
1214,12 |
1156,78 |
1160,05 |
1063,83 |
1162,81 |
124 |
1166,96 |
1215,04 |
1160,61 |
1163,96 |
1171,96 |
1165,31 |
125 |
1156,66 |
1215,58 |
1164,66 |
1168,24 |
1174,15 |
1168,44 |
126 |
1155,66 |
1211,87 |
1156,68 |
1152,13 |
1142,08 |
1157,63 |
127 |
1134,28 |
1207,59 |
1152,17 |
1149,61 |
1153,76 |
1152,55 |
128 |
1104,87 |
1196,83 |
1131,33 |
1119,6 |
1105,97 |
1128,69 |
129 |
1055,55 |
1178,54 |
1097,05 |
1077,59 |
1065,65 |
1091,26 |
130 |
|
1185,29 |
1078,06 |
1043,32 |
1016,63 |
1068,48 |
Таблица 7
Посчитаем информационные и прогностические характеристики.
Где m=3
Результаты расчетов в сводной таблице 8.
модель |
a |
Характеристики модели |
||||
R^2 |
s^2 |
Kt1 |
Kt2 |
Ut |
||
квадратичной экспоненциальной средней |
a=0,1 |
0,720802727 |
8164,649081 |
0,11652 |
0,077739 |
0,055053 |
a=0,3 |
0,89422666 |
3093,161304 |
0,039315 |
0,027259 |
0,019279 |
|
a=0,5 |
0,882301543 |
3441,89106 |
0,020884 |
0,014614 |
0,010334 |
|
a=0,8 |
0,785752594 |
6265,300757 |
0,009566 |
0,006732 |
0,00476 |
|
a=0,3463 |
0,895623322 |
3052,318306 |
0,033826 |
0,023518 |
0,016632 |
Таблица 8
Лучшие прогностические характеристики из моделей квадратичного экспоненциального сглаживания имеет модель со значением а=0,8. По информационным характеристикам (R^2 89) можно выделить 3 модели: а=0,3, а=0,5 и а=0,3463. Из этих моделей лучшими прогностическими характеристиками обладает модель с параметром а=0,5.
Составим таблицу для лучших из рассмотренных тремя методами моделей:
модель |
a |
Характеристики модели |
||||
R^2 |
s^2 |
Kt1 |
Kt2 |
Ut |
||
экспоненциальной средней |
a=0,95 |
0,921530921 |
20,35529531 |
0,048168 |
0,03325 |
0,023518 |
линейной экспоненциальной средней |
a=0,6 |
0,909006918 |
2639,819257 |
0,033543 |
0,023324 |
0,016495 |
квадратичной экспоненциальной средней |
a=0,5 |
0,882301543 |
3441,89106 |
0,020884 |
0,014614 |
0,010334 |
Таблица 9
Лучшей по информационным характеристикам является модель простого экспоненциального сглаживания. По прогностическим характеристикам – квадратичного экспоненциального сглаживания.
Models
(A) Simple exponential smoothing with alpha = 0,95
(B) Brown's linear exp. smoothing with alpha = 0,6
(C) Brown's quadratic exp. smoothing with alpha = 0,5
Model |
RMSE |
RUNS |
RUNM |
AUTO |
MEAN |
VAR |
(A) |
47,3383 |
OK |
OK |
OK |
OK |
* |
(B) |
50,9762 |
OK |
OK |
* |
OK |
* |
(C) |
57,976 |
OK |
OK |
** |
OK |
* |
Из таблицы видно, что в остатках моделей линейного и квадратичного экспоненциального сглаживания присутствует автокорреляция. Поэтому целесообразно выбрать модель простого экспоненциального сглаживания, хотя ни одна из моделей не проходит тест на равенство дисперсий.
Построим интервальные прогнозы для простого экспоненциального сглаживания по формуле:
Значение индекса в периоде 130 находится в интервале между 1045,77 и 1070,41.
Этап 3. Сглаживание временного ряда с использованием модели тренда. Оценка точности прогнозирования уровня показателя.