计量经济学·多元线性回归模型
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第三章、经典单方程计量经济学模型:多元线性回归模型一、内容提要本章将一元回归模型拓展到了多元回归模型,其基本的建模思想与建模方法与一元的情形相同。
主要内容仍然包括模型的基本假定、模型的估计、模型的检验以及模型在预测方面的应用等方面。
只不过为了多元建模的需要,在基本假设方面以及检验方面有所扩充。
本章仍重点介绍了多元线性回归模型的基本假设、估计方法以及检验程序。
与一元回归分析相比,多元回归分析的基本假设中引入了多个解释变量间不存在(完全)多重共线性这一假设;在检验部分,一方面引入了修正的可决系数,另一方面引入了对多个解释变量是否对被解释变量有显著线性影响关系的联合性F检验,并讨论了F检验与拟合优度检验的内在联系。
本章的另一个重点是将线性回归模型拓展到非线性回归模型,主要学习非线性模型如何转化为线性回归模型的常见类型与方法。
这里需要注意各回归参数的具体经济含义。
本章第三个学习重点是关于模型的约束性检验问题,包括参数的线性约束与非线性约束检验。
参数的线性约束检验包括对参数线性约束的检验、对模型增加或减少解释变量的检验以及参数的稳定性检验三方面的内容,其中参数稳定性检验又包括邹氏参数稳定性检验与邹氏预测检验两种类型的检验。
检验都是以F检验为主要检验工具,以受约束模型与无约束模型是否有显著差异为检验基点。
参数的非线性约束检验主要包括最大似然比检验、沃尔德检验与拉格朗日乘数检验。
它们仍以估计无约束模型与受约束模型为基础,但以最大似然原χ分布为检验统计量理进行估计,且都适用于大样本情形,都以约束条件个数为自由度的2的分布特征。
非线性约束检验中的拉格朗日乘数检验在后面的章节中多次使用。
二、典型例题分析例1.某地区通过一个样本容量为722的调查数据得到劳动力受教育的一个回归方程为36.0.+=-10+094medufedu.0sibsedu210131.0R2=0.214式中,edu为劳动力受教育年数,sibs为该劳动力家庭中兄弟姐妹的个数,medu与fedu分别为母亲与父亲受到教育的年数。
计量经济学·多元线性回归模型应用作业1985~2014年中国GDP与进口、出口贸易总额的关系一、概述在当今市场上,一国的GDP与多个因素存在着紧密的联系,例如进口总额和出口总额等都是影响一国GDP 的重要因素。
本次将以中国1985-2014年GDP和进口总额、出口总额两个因素因素的数据,通过建立计量经济模型来分析上述变量之间的关系,强调贸易对GDP 的重要性,从而促进国内生产总值的发展。
二、模型构建过程⒈变量的定义解释变量:X1进口贸易总额,X2出口贸易总额被解释变量:Y国内生产总值建立计量经济模型:解释原油产量与进口贸易总额、出口贸易总额之间的关系。
⒉模型的数学形式设定GDP与两个解释变量相关关系模型,样本回归模型为:⒊数据的收集该模型的构建过程中共有两个变量,分别是中国从1990-2006年民用汽车拥有量、电力产量、国内生产总值以及能源消费总量,因此为时间序列数据,最后一个即2006年的数据作为预测对比数据,收集的数据如下所示时间国内生产总值(亿元) 出口总额(人民币亿元)进口总额(人民币亿元)1985年9039.9 808.9 1257.8 1986年10308.8 1082.1 1498.3 1987年12102.2 1470 1614.2 1988年15101.1 1766.7 2055.1 1989年17090.3 1956 2199.9 1990年18774.3 2985.8 2574.3 1991年21895.5 3827.1 3398.7 1992年27068.3 4676.3 4443.3 1993年35524.3 5284.8 5986.2 1994年48459.6 10421.8 9960.1 1995年61129.8 12451.8 11048.1 1996年71572.3 12576.4 11557.4 1997年79429.5 15160.7 11806.5 1998年84883.7 15223.6 11626.1 1999年90187.7 16159.8 13736.5 2000年99776.3 20634.4 18638.8 2001年110270.4 22024.4 20159.2 2002年121002 26947.9 24430.3 2003年136564.6 36287.9 34195.6 2004年160714.4 49103.3 46435.8 2005年185895.8 62648.1 54273.72006年 217656.6 77597.2 63376.86 2007年 268019.4 93563.6 73300.1 2008年 316751.7 100394.94 79526.53 2009年 345629.2 82029.69 68618.37 2010年 408903 107022.84 94699.3 2011年 484123.5 123240.56 113161.392012年 534123 129359.3 114801 2013年 588018.8 137131.4 121037.5 2014年636138.7143911.66120422.84数据来源:国家统计局三、模型的检验及结果的解释、评价 (一)OLS 法的检验 相关系数:Y X1 X2 Y 10.97999191759670260.983524229450628 X1 0.9799919175967026 1 0.9975652794446187X20.9835242294506280.99756527944461871线性图:100,000200,000300,000400,000500,000600,000700,000估计参数:Dependent Variable: YMethod: Least SquaresDate: 12/14/15 Time: 14:47Sample: 1985 2014Included observations: 30Variable Coefficient Std. Error t-Statistic Prob.C 3775.3193593260248769.9280467183 0.43545 0.67232X1 -0.9127263085551189 1.9385 -0.47414 0.64828X2 5.522785592511612.2548570541426052.449284127508302 0.6243R-squared 0.9675860494429319 Mean dependent var173871.8233333334Adjusted R-squared 0.9651850160683343 S.D. dependent var187698.4414104575S.E. of regression 35022.22758863741 Akaike info criterion23.8599929764685Sum squared resid 33117023482.29852 Schwarz criterion 24.471Log likelihood -354.8998946470274 Hannan-Quinn criter. 23.981F-statistic 402.9873385683694 Durbin-Watson stat0.5432849836158895Prob(F-statistic) 7.8585e-21统计检验:(1)拟合优度:从上表可以得到R2=0.9675860494429319,修正后的可决系数R2=0.9651850160683343,这说明模型对样本的拟合很好。
(2)F检验:针对H0:(二)多重共线性的检验及修正相关系数矩阵:X1 X2X1 1 0.9975652794446187X2 0.9975652794446187 1辅助回归的R2值Dependent Variable: X1Method: Least SquaresDate: 12/14/15 Time: 15:13Sample: 1985 2014Included observations: 30Variable Coefficient Std. Error t-Statistic Prob.C -236.36 853.796869002943-0.27658839773166180.7841276813528842X2 1.1671 0.9616 75.691 6.2624e-34R-squared 0.99503 Mean dependent var 43924.96633333334Adjusted R-squared 0.9949627898517566 S.D. dependent var 48106.S.E. of regression 3414.245696799649 Akaike info criterion19.17364126464171Sum squared resid 326398062.9872178 Schwarz criterion 19.267Log likelihood -285.66 Hannan-Quinn criter. 19.224 F-statistic 5729.6 Durbin-Watson stat 0.7375 Prob(F-statistic) 6.2711e-34因为方差扩大因子VIF大于等于10 为204.081,所以存在严重的多重共线性。
对多重共线性的处理:Dependent Variable: LOG(Y)Method: Least SquaresDate: 12/14/15 Time: 15:35Sample: 1985 2014Included observations: 30Variable Coefficient Std. Error t-Statistic Prob.C 3.2221181949992160.2333483109855165 13.8349.378486825750091e-14LOG(X1) 0.29969 0.23166 1.296483920904308 0.21318LOG(X2) 0.5392546930.24855479722.16956059520.1744369375613749398 8822R-squared0.9877359836279073 Mean dependent var 11.38310574067848 Adjusted R-squared 0.9868275379707153 S.D. dependent var 1.3758 S.E. of regression 0.14998 Akaike info criterion -0.8628711662239941 Sum squared resid 0.67368 Schwarz criterion -0.7227514280577785 Log likelihood 15.943 Hannan-Quinn criter. -0.86856 F-statistic 1087.28130935309 Durbin-Watson stat0.4125950217515378Prob(F-statistic) 1.572322907613123e-26检验模型的异方差: (一) 图形法.00.01.02.03.04.05.06.07.08X1E 2.00.01.02.03.04.05.06.07.08X2E 2(goldfeld-Quandt 检验) Dependent Variable: Y Method: Least Squares Date: 12/14/15 Time: 16:04 Sample: 1 11Included observations: 11VariableCoefficientStd. Error t-Statistic Prob.C 5479.879080682394 1364.289295868848 4.1509 0.6432651X1 1.4335 1.7592 0.81465 0.4388484070935154 X2 3.248229495949973 1.9835618267750021.637574111431225 0.1476R-squared0.9848299439189845 Mean dependent var25135.82727272728 Adjusted R-squared 0.98106 S.D. dependent var 16782.16114325512 S.E. of regression 2310.981594158292 Akaike info criterion 18.55573317233263 Sum squared resid 42725087.42830722 Schwarz criterion 18.664250064914 Log likelihood -99.944 Hannan-Quinn criter. 18.48732847210918 F-statistic259.6773376 Durbin-Watson stat2.5977866937Prob(F-statistic) 5.2961e-08Dependent Variable: YMethod: Least SquaresDate: 12/14/15 Time: 16:05Sample: 20 30Included observations: 11Variable Coefficient Std. Error t-Statistic Prob.C -131209.061546085344951.25277685769 -2.9222 0.265213X1 0.99481 2.5807 0.36122230001340770.7272868120760894X2 4.8283 2.8028 1.792 0.12522R-squared 0.9492597452885157 Mean dependent var376906.7363636364Adjusted R-squared 0.9365746816106446 S.D. dependent var165542.7249904584S.E. of regression 41690.91509980208 Akaike info criterion 24.342Sum squared resid .87124 Schwarz criterion 24.449471814801Log likelihood -130.8752520722079 Hannan-Quinn criter.24.27255022199618F-statistic 74.8328719030782 Durbin-Watson stat 2.3539Prob(F-statistic) 6.628428440 105899e-06(三)WHITE检验Heteroskedasticity Test: WhiteF-statistic 8.8028 Prob. F(5,24) 0.47031907 Obs*R-squared 18.881 Prob. Chi-Square(5) 0.3307292Scaled explained SS 24.48540340808745 Prob. Chi-Square(5) 0.44911128Test Equation:Dependent Variable: RESID^2Method: Least SquaresDate: 12/14/15 Time: 16:18Sample: 1 30Included observations: 30Variable Coefficient Std. Error t-Statistic Prob.C -172076058.1206036441097474.8325652 -0.390530.6998968080763495X1 -434816.1859048981264665.0535233542-1.642892327930743 0.16973X1^2 -14.046 17.43640515048546 -0.80447 0.42941X1*X2 41.032 39.828 1.8658 0.31298X2 532589.0240447041306551.76908160161.737354266916441 0.116304X2^2 -28.6178784222710922.88697651710863 -1.2584 0.22321R-squared 0.62694 Mean dependent var 110390078 2.743284Adjusted R-squared 0.54921 S.D. dependent var 201304484 3.410424S.E. of regression 1351611130.658886 Akaike info criterion 45.074Sum squared resid 4.384446356450382e+19 Schwarz criterion 45.344Log likelihood -669.9578971647112 Hannan-Quinn criter. 45.136F-statistic 8.8028 Durbin-Watson stat 1.623 Prob(F-statistic) 0.47031907所以存在异方差异方差修正:自相关的检验与修正:一图示检验法-80,000-40,000040,00080,000120,0000200,000400,000600,000800,000DW 检验DW 0.54328498 对样本容量为30、两个解释变量的模型,5%的显著水平,查DW 统计表可知, u d =1.567 l d =1.284 模型中DW<l d ,显然模型中有自相关。