Zagadnienia

1. Wstęp - Co to jest ekonometria?

Podstawowe metody i cele. Przykłady modeli ekonometrycznych. Ogólna klasyfikacja modeli ekonometrycznych. (1 wykład)

1.1. Informacje wstępne

W skrócie można powiedzieć, że ekonometria to zestawienie danych empirycznych z teoriami ekonomicznymi przy zastosowaniu statystyki matematycznej.

Rys. 1.1. Ekonometria - schemat powiązań..

Podstawowe cele ekonometrii to:
1. Analiza danych empirycznych i prognozowanie na ich podstawie;
2. Weryfikacja i kalibrowanie teorii ekonomicznych.

Kluczowym obiektem w ekonometrii jest tzw. model ekonometryczny. Zapisujemy go w postaci

Yt=Ft,Xt,εt,

gdzie tN zwykle oznacza czas – kolejny moment lub kolejny przedział czasowy (dzień, miesiąc, rok …), ale może też oznaczać numer porządkowy obserwacji (np. firmy, której dotyczą dane czy województwa).
XtRk to wektor zmiennych objaśniających,
YtRm to wektor zmiennych objaśnianych,
F nazywa się postacią analityczną modelu, jest to funkcja o wartościach w Rm;
a εt nazywa się składnikiem losowym.

1.2. Etapy modelowania

Przedstawimy teraz uproszczony schemat konstrukcji modelu ekonometrycznego. Możemy wyróżnić trzy operacje: Zbieramy dane historyczne (empiryczne) xt, yt.

 Aproksymacja

Konstruujemy model yt=ft,xt+ξt, gdzie ξt - błąd przybliżenia.

 Estymacja

Konstruujemy model stochastyczny Yt=ft,Xt+εt, gdzie Xt i Yt to zmienne losowe, których realizacją są nasze obserwacje xt i yt, a εt to składnik losowy (też zmienne losowe).

 Ekstrapolacja

Zakładamy, że w przyszłości Xt i Yt będą związane tą samą zależnością jak dotychczas.

Proszę zwrócić uwagę, że dwie pierwsze operacje aproksymację i estymację możemy wykonać dowolnie dokładnie. Natomiast o ekstrapolacji zawsze ”matematyk teoretyk” będzie mógł powiedzieć, że to ”wróżenie z fusów”.

1.3. Przykłady

1. Model konsumpcji
Przez Yt oznaczamy całkowity popyt konsumpcyjny w miesiącu t, a przez Xt dochody gospodarstw domowych w tym okresie. Przyjmujemy, że

Yt=α0+α1Xt+εt,

gdzie α0 wydatki stałe, α1 część dochodów przeznaczona na konsumpcję, a εt składnik losowy.
Zauważmy, że składnik losowy ”zawiera w sobie” wszystkie czynniki nie uwzględnione w sposób jawny w modelu.

Uwagi:
W modelu zakładamy, że α0 i α1 są stałe, a w rzeczywistości są one tylko wolno-zmienne. Istotną wadą powyższego modelu jest nieuwzględnienie oszczędności.

2. Model oszczędności
Przez Yt oznaczamy stan oszczędności na koniec miesiąca t, a przez Xt dochody gospodarstw domowych w tym miesiącu. Przyjmujemy, że

Yt=Yt-1-β0+β1Xt-β2Yt-1+εt,

gdzie β0 wydatki stałe, β1 część dochodów przeznaczona na oszczędności, β2 część oszczędności przeznaczona na konsumpcję, a εt składnik losowy.

Uwagi:
Zauważmy, że w powyższym modelu opóźniona zmienna objaśniana jest zmienną objaśniająca.

Model 1 i 2 można połączyć i otrzymać model dwurównaniowy.

3. Model konsumpcji z uwzględnieniem oszczędności
Przez Y1,t oznaczamy całkowity popyt konsumpcyjny w miesiącu t, przez Y2,t oznaczamy stan oszczędności, a przez Xt dochody gospodarstw domowych w tym okresie. Przyjmujemy, że

Y1,t=α0+α1Xt+α2Y2,t-1+ε1,t,
Y2,t=Y2,t-1-β0+β1Xt-β2Y2,t-1+ε2,t,

gdzie

β0=α0,β1+α1=1,β2=α2.

Uwagi:
Na powyższym przykładzie widzimy, jak z prostszych modeli można konstruować bardziej skomplikowane.
Pytanie: Czy w ten sposób uzyskujemy lepszy opis badanego zjawiska?
Okazuje się, że nie zawsze. Wyznaczanie wartości parametrów dla bardziej złożonego modelu, jest zwykle bardziej skomplikowane i mniej dokładne. W efekcie złożony model, który jest teoretycznie lepszy, w praktyce już takim być nie musi.

4. Model popytu dla dóbr konsumpcyjnych
Przez Yt oznaczamy popyt dla wybranego dobra konsumpcyjnego, przez X1,t jego cenę, a przez X2,t dochody nabywcy. Przyjmujemy, że

Yt=cX1,tαX2,tβeεt,c>0,α<0,β>0.

Uwagi:
Jest to przykład modelu nieliniowego, który można zlinearyzować za pomocą logarytmowania.

lnYt=lnc+αlnX1,t+βlnX2,t+εt.

5. Model stochastyczny kursu walutowego
Niech Yt oznacza kurs 1 USD w EUR w dniu t. Przyjmujemy

Yt=Yt-1eεt,Eε=0.

Po zlogarytmowaniu otrzymujemy model błądzenia przypadkowego

lnYt=lnYt-1+εt.

6. Model wydajności pracy
Niech Yt oznacza wydajność pracy w PLN na 1 pracownika, a Xt techniczne uzbrojenie miejsca pracy też w PLN na 1 pracownika. Przyjmujemy

Yt=γXtαeδt+εt,γ,α>0.

Po zlogarytmowaniu otrzymujemy

lnYt=lnγ+αlnXt+δt+εt.

Uwagi:
Współczynnik δ mierzy skalę postępu techniczno-organizacyjnego.

1.4. Klasyfikacja modeli ekonometrycznych

1. Klasyfikacja ze względu na dynamikę:
a. Modele statyczne (jednokresowe) charakteryzujące się brakiem zależności od czasu, tzn. F nie zależy od czasu i wśród zmiennych objaśniających nie ma opóźnionych zmiennych objaśnianych. Przykłady 1 i 4.
b. Modele dynamiczne – zależne od czasu lub od opóźnionych zmiennych objaśnianych. Przykłady 2, 3, 5 i 6.
W klasie modeli dynamicznych wyróżniamy modele autoregresyjne w których zależność od czasu wiąże się tylko z występowaniem zmiennych opóźnionych. Przykłady 2, 3 i 5.

2. Klasyfikacja ze względu na postać analityczną modelu:
a. Modele liniowe, postać analityczna jest zadana przez funkcję liniową. Przykłady 1, 2 i 3.
b. Modele nieliniowe, postać analityczna nie jest zadana przez funkcję liniową.
W klasie modeli nieliniowych wyróżniamy modele multiplikatywne, które można zlinearyzować poprzez zlogarytmowanie. Przykłady 4, 5 i 6.

2. Klasyfikacja ze względu na wymiar zmiennej objaśnianej:
a. Modele jednorównaniowe. Przykłady 1, 2, 4, 5 i 6.
b. Modele wielorównaniowe. Przykład 3.

Klasyfikacja ze względu na dynamikę wiąże się z planowanym wykorzystaniem modelu. Do prognozowania potrzebne są modele dynamiczne. Natomiast do badania wpływu zmian konkretnych czynników wystarczy model statyczny.

Klasyfikacja ze względu na postać analityczną modelu i wymiar określa złożoność kalibracji modelu. Jeśli model jest liniowy i jednorównaniowy to istnieją ogólne, w miarę proste, algorytmy (które omówimy na dalszych wykładach) pozwalające sprawnie wyestymować parametry modelu. W przeciwnym wypadku algorytm zależy od konkretnego przypadku i zwykle jest dużo bardziej skomplikowany.

Treść automatycznie generowana z plików źródłowych LaTeXa za pomocą oprogramowania wykorzystującego LaTeXML.

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.

Projekt współfinansowany przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego i przez Uniwersytet Warszawski.