Моделирование и прогнозирование индекса потребительских цен с учетом рисков экономической нестабильности

Автор: Пользователь скрыл имя, 19 Апреля 2013 в 13:41, курсовая работа

Описание работы

Работа будет произведена по следующему плану, каждый пункт которого представляет собой отдельную задачу:
• Исследование исходных данных и приведение ряда к стационарному в случае нестационарности исходного ряда
• Идентификация модели
• Рассмотрение идентифицированной модели и близких к ней
• Выбор модели, наилучшим образом описывающей процесс
• Построение прогноза по выбранной модели
• Возврат к исходному ряду

Работа содержит 1 файл

КУРСАЧ.docx

— 448.89 Кб (Скачать)

 

Полученные  по модели значения в конце периода близки к фактическим значениям конечных разностей. Для оценки адекватности данным более наглядным будет использование графика.

Как видно  на графике (рис. 7), значения, полученные по модели, близки к фактическим значениям конечных разностей третьего порядка, но «опаздывают» на один шаг – особенно заметны отличия в середине ряда, где фактические значения сильнее отклоняются от своего среднего значения. Это связано с тем, что модель скользящего среднего строится по ошибкам прошлых периодов, поэтому в случае резкого скачка в исходных данных модель не сможет его предугадать, и в следующем периоде будет получено значение, близкое к «скачку». Следует отметить, что в конце периода фактические значения не сильно отклоняются от своего среднего, и данные, рассчитанные по модели, близки к фактическим. Это позволяет рассчитывать на адекватный прогноз по модели.

 

Рис. 7. Конечные разности третьего порядка и модель МА(2)

Прогноз по МА(2)

Прогноз по модели МА(2) считается как  , где i – номер прогнозируемого периода. Поскольку модель скользящего среднего строится по ошибкам, прогноз можно построить на ограниченный период времени: будущие ошибки неизвестны и не могут быть использованы в расчётах. В частности, для модели МА(2) прогноз может быть построен на два периода. Результаты представлены в таблице 20.

 

Таблица 20. Прогнозные значения конечных разностей

Дата

Прогноз

01.01.2011

-0,544291

02.01.2011

0,205299


 

Возврат к исходному  ряду

В соответствии с моделью МА(2) процесс описывается  уравнением:

 

С другой стороны:

 

 

Объединим два уравнения в одно и перенесём  регрессоры в одну сторону:

 

 

В соответствии с полученной моделью рассчитаны данные для исходного ряда. В таблице 21 представлены результаты для последних десяти дней 2010 года.

 

Таблица 21. Смоделированный и фактический  курс акций British Petroleum за 22-31 декабря 2010 года

Дата

Фактические данные

Модель

22.12.2010

43,61

43,61142431

23.12.2010

44,00

43,68235904

24.12.2010

44,00

44,08660048

25.12.2010

44,00

44,08395011

26.12.2010

44,00

44,08141926

27.12.2010

43,97

44,07900268

28.12.2010

44,11

44,04544419

29.12.2010

43,95

44,18913526

30.12.2010

43,89

44,02015424

31.12.2010

44,17

43,95574309


 

Более наглядно представление модели и фактических данных в виде графика  – рис. 8.

Рис. 8. Смоделированный и фактический курс акций British Petroleum за 2010 год

 

В начальном  периоде (примерно до середины января) модель заметно отклоняется от фактических данных, но в дальнейшем графики модели и фактических значений становятся почти неразличимыми. Это свидетельствует о том, что построенная модель

 

 

хорошо  описывает процесс изменения  курса акций British Petroleum.

Прогноз курса акций British Petroleum на 1 и 2 января 2011 года

С помощью  Eviews был получен прогноз для модели МА(2) для конечных разностей. То есть, были рассчитаны значения , где i – это номер прогнозируемого дня, а t равно 365.

Таким образом, прогноз на первое января, в соответствии с моделью для исходного ряда считается по формуле:

Для прогноза на один день достаточно всей имеющейся  информации. Такой прогноз является безусловным, и он окажется наиболее точным, поскольку зависит только от уже известных данных.

Прогноз на 01.01.2011 будет обладать ошибкой. При  подстановке полученного значения в формулу для расчёта ( ) в вычисления будет включена и ошибка прогноза . Более того, в силу стоящего перед коэффициента, значение ошибки утроится, что повлечёт возрастание неточности прогноза для .

После подстановки  формулы для расчёта  в соответствующую формулу для и приведения подобных членов она примет вид:

 

.

 

То есть, на утроенную ошибку, «унаследованную» от прогноза на 01.01.2011, накладывается новая ошибка, вызванная появлением .

Таким образом, прогноз на 02.01.2011 характеризуется значительно большей ошибкой, чем прогноз на 01.01.2011. То есть точность прогноза на 02.01.2011, по сравнению с прогнозом на 01.01.2011, уменьшится.

На момент написания курсовой работы курс акций  British Petroleum на 1 и 2 января 2011 года уже известен, поэтому можно сравнить получившиеся прогнозные и реальные значения.

 

Таблица 22. Апостериорное сравнение спрогнозированного и фактического курса акций

Дата

Прогноз

Фактическое значение

01.01.2011

44,2457091

44,17

02.01.2011

44,3224263

45,15


 

Как видно  из таблицы, прогноз оказался довольно-таки точным. Фактическая ошибка прогноза на первое января составила -0,0757, а на второе января 0,82757. То есть, как и ожидалось, ошибка прогноза на первое января оказалась небольшой, а ошибка прогноза на второе января значительно её превысила.

 

Заключение

 

В данной работе после исследования данных о  курсе акций British Petroleum за период с 01.01.2010 по 31.12.2010 и приведения ряда данных к стационарному с помощью конечных разностей третьего порядка было построено несколько моделей. Из них была выбрана лучшая (МА(2)), характеризующаяся наличием автокорреляции квадратов остатков. Соответствующая ей модель типа ARCH избавила модель от коррелированности квадратов остатков, но сама характеризовалась коррелированной ошибкой. Кроме того, в силу выявленного тестом Сиджела – Тьюки постоянства дисперсии процесс предпочтительнее описывать моделью с постоянной дисперсией ошибки. По этим причинам лучшей из всех рассмотренных моделей была признана МА(2).

По ней был построен прогноз на два дня, а именно на 01.01.2011 и 02.01.2011. При этом ошибка прогноза на 01.01.2011 ожидалась меньшей, чем ошибка прогноза на 02.01.2011. В дальнейшем апостериорное сравнение прогноз с реальными данными подтвердило априорные предположения относительно прогноза.

Итак, полученная модель хорошо описывает процесс и позволяет строить реалистичный прогноз на два дня, причём прогноз на первый день оказывается значительно более точным. Подобные модели (основывающиеся на длинных рядах и дающие адекватный прогноз на один временной период) характерны для финансовой эконометрики, изучающей, помимо всего прочего, и курсы акций.

 

Список источников

 

  1. www.bp.com
  2. Тихомиров Н.П., Дорохина Е.Ю. «Эконометрика», издательство «Экзамен», Москва, 2003
  3. Магнус Я.Р., Катышев П.К., Пересецкий А.А. «Эконометрика. Начальный курс», издательство «Дело», Москва, 2005

 

Приложение 1

Исходные данные

 

Использованные  в курсовой работе данные взяты с  сайта www.bp.com. В качестве данных за субботу использованы данные за пятницу, в качестве данных за воскресенье – данные за понедельник. Данные за период, соответствующий рождественским праздникам (24-26 декабря), рассчитаны как линейная аппроксимация.

 

Дата

Цена акций, $

Дата

Цена акций, $

Дата

Цена акций, $

Дата

Цена акций, $

01.01.2010

58,15

03.04.2010

57,74

04.07.2010

29,35

04.10.2010

40,82

02.01.2010

58,34

04.04.2010

58,51

05.07.2010

31,91

05.10.2010

41,33

03.01.2010

58,52

05.04.2010

58,51

06.07.2010

31,91

06.10.2010

41,61

04.01.2010

58,71

06.04.2010

59,36

07.07.2010

33,12

07.10.2010

41,52

05.01.2010

58,89

07.04.2010

58,78

08.07.2010

33,74

08.10.2010

41,92

06.01.2010

59,08

08.04.2010

58,97

09.07.2010

34,05

09.10.2010

41,92

07.01.2010

59,26

09.04.2010

59,46

10.07.2010

34,05

10.10.2010

41,24

08.01.2010

59,45

10.04.2010

59,46

11.07.2010

36,76

11.10.2010

41,24

09.01.2010

59,63

11.04.2010

59,34

12.07.2010

36,76

12.10.2010

41,26

10.01.2010

59,82

12.04.2010

59,34

13.07.2010

36,88

13.10.2010

41,41

11.01.2010

60,00

13.04.2010

59,29

14.07.2010

36,18

14.10.2010

41,02

12.01.2010

61,50

14.04.2010

60,00

15.07.2010

38,92

15.10.2010

40,62

13.01.2010

61,80

15.04.2010

60,57

16.07.2010

37,10

16.10.2010

40,62

14.01.2010

61,73

16.04.2010

59,88

17.07.2010

37,10

17.10.2010

41,49

15.01.2010

61,64

17.04.2010

59,88

18.07.2010

35,75

18.10.2010

41,49

16.01.2010

61,64

18.04.2010

59,48

19.07.2010

35,75

19.10.2010

40,94

17.01.2010

61,64

19.04.2010

59,48

20.07.2010

35,20

20.10.2010

41,10

18.01.2010

62,32

20.04.2010

60,48

21.07.2010

36,13

21.10.2010

40,65

19.01.2010

62,32

21.04.2010

60,09

22.07.2010

36,23

22.10.2010

40,50

20.01.2010

61,06

22.04.2010

59,55

23.07.2010

38,86

23.10.2010

40,50

21.01.2010

59,57

23.04.2010

59,88

24.07.2010

38,86

24.10.2010

40,21

22.01.2010

57,87

24.04.2010

59,88

25.07.2010

38,65

25.10.2010

40,21

23.01.2010

57,87

25.04.2010

57,91

26.07.2010

38,65

26.10.2010

40,65

24.01.2010

58,55

26.04.2010

57,91

27.07.2010

38,00

27.10.2010

40,10

25.01.2010

58,55

27.04.2010

56,33

28.07.2010

37,71

28.10.2010

40,60

26.01.2010

58,49

28.04.2010

57,34

29.07.2010

38,47

29.10.2010

40,83

27.01.2010

58,06

29.04.2010

52,56

30.07.2010

38,47

30.10.2010

40,83

28.01.2010

57,33

30.04.2010

52,15

31.07.2010

38,47

31.10.2010

40,77

29.01.2010

56,12

01.05.2010

52,15

01.08.2010

39,42

01.11.2010

40,77

30.01.2010

56,12

02.05.2010

50,19

02.08.2010

39,42

02.11.2010

41,42

31.01.2010

57,23

03.05.2010

50,19

03.08.2010

40,00

03.11.2010

42,37

01.02.2010

57,23

04.05.2010

51,20

04.08.2010

39,39

04.11.2010

43,91

02.02.2010

55,46

05.05.2010

50,99

05.08.2010

40,68

05.11.2010

43,79

03.02.2010

55,17

06.05.2010

50,40

06.08.2010

41,33

06.11.2010

43,79

04.02.2010

53,48

07.05.2010

49,06

07.08.2010

41,33

07.11.2010

43,23

05.02.2010

53,18

08.05.2010

49,06

08.08.2010

40,86

08.11.2010

43,23

06.02.2010

53,18

09.05.2010

48,80

09.08.2010

40,86

09.11.2010

43,00

07.02.2010

52,43

10.05.2010

48,80

10.08.2010

40,13

10.11.2010

43,53

08.02.2010

52,43

11.05.2010

48,74

11.08.2010

38,79

11.11.2010

43,68

09.02.2010

53,61

12.05.2010

48,50

12.08.2010

38,38

12.11.2010

42,99

10.02.2010

53,65

13.05.2010

48,10

13.08.2010

38,93

13.11.2010

42,99

11.02.2010

54,80

14.05.2010

46,87

14.08.2010

38,93

14.11.2010

43,04

12.02.2010

54,67

15.05.2010

46,87

15.08.2010

38,40

15.11.2010

43,04

13.02.2010

54,67

16.05.2010

45,57

16.08.2010

38,40

16.11.2010

41,78

14.02.2010

54,67

17.05.2010

45,57

17.08.2010

38,05

17.11.2010

41,60

15.02.2010

55,95

18.05.2010

45,38

18.08.2010

37,30

18.11.2010

42,21

16.02.2010

55,95

19.05.2010

45,27

19.08.2010

36,24

19.11.2010

42,03

17.02.2010

54,24

20.05.2010

44,60

20.08.2010

36,40

20.11.2010

42,03

18.02.2010

54,74

21.05.2010

43,86

21.08.2010

36,40

21.11.2010

41,64

19.02.2010

54,30

22.05.2010

43,86

22.08.2010

36,12

22.11.2010

41,64

20.02.2010

54,30

23.05.2010

41,86

23.08.2010

36,12

23.11.2010

40,89

21.02.2010

54,25

24.05.2010

41,86

24.08.2010

34,92

24.11.2010

41,47

22.02.2010

54,25

25.05.2010

42,56

25.08.2010

35,25

25.11.2010

41,47

23.02.2010

53,22

26.05.2010

42,41

26.08.2010

35,42

26.11.2010

41,00

24.02.2010

53,58

27.05.2010

45,38

27.08.2010

35,56

27.11.2010

41,00

25.02.2010

52,89

28.05.2010

42,95

28.08.2010

35,56

28.11.2010

40,59

26.02.2010

53,21

29.05.2010

42,95

29.08.2010

35,26

29.11.2010

40,59

27.02.2010

53,21

30.05.2010

42,95

30.08.2010

35,26

30.11.2010

40,00

28.02.2010

53,98

31.05.2010

36,52

31.08.2010

34,83

01.12.2010

40,62

01.03.2010

53,98

01.06.2010

36,52

01.09.2010

36,16

02.12.2010

41,32

02.03.2010

54,00

02.06.2010

37,66

02.09.2010

36,57

03.12.2010

41,49

03.03.2010

54,86

03.06.2010

39,25

03.09.2010

37,43

04.12.2010

41,49

04.03.2010

55,09

04.06.2010

37,16

04.09.2010

37,43

05.12.2010

42,81

05.03.2010

55,78

05.06.2010

37,16

05.09.2010

37,43

06.12.2010

42,81

06.03.2010

55,78

06.06.2010

36,76

06.09.2010

37,19

07.12.2010

42,89

07.03.2010

56,17

07.06.2010

36,76

07.09.2010

37,19

08.12.2010

43,27

08.03.2010

56,17

08.06.2010

34,66

08.09.2010

38,37

09.12.2010

42,79

09.03.2010

56,04

09.06.2010

29,20

09.09.2010

38,02

10.12.2010

43,24

10.03.2010

56,19

10.06.2010

32,78

10.09.2010

38,22

11.12.2010

43,24

11.03.2010

56,60

11.06.2010

33,97

11.09.2010

38,22

12.12.2010

43,43

12.03.2010

56,86

12.06.2010

33,97

12.09.2010

38,35

13.12.2010

43,43

13.03.2010

56,86

13.06.2010

30,67

13.09.2010

38,35

14.12.2010

44,44

14.03.2010

56,58

14.06.2010

30,67

14.09.2010

38,52

15.12.2010

43,86

15.03.2010

56,58

15.06.2010

31,39

15.09.2010

38,18

16.12.2010

43,75

16.03.2010

57,18

16.06.2010

31,85

16.09.2010

38,27

17.12.2010

43,25

17.03.2010

58,15

17.06.2010

31,71

17.09.2010

38,03

18.12.2010

43,25

18.03.2010

58,15

18.06.2010

31,76

18.09.2010

38,03

19.12.2010

43,68

19.03.2010

57,69

19.06.2010

31,76

19.09.2010

38,68

20.12.2010

43,68

20.03.2010

57,69

20.06.2010

30,33

20.09.2010

38,68

21.12.2010

43,54

21.03.2010

57,35

21.06.2010

30,33

21.09.2010

38,59

22.12.2010

43,61

22.03.2010

57,35

22.06.2010

29,68

22.09.2010

38,09

23.12.2010

44,00

23.03.2010

57,95

23.06.2010

29,67

23.09.2010

38,13

24.12.2010

43,99

24.03.2010

57,23

24.06.2010

28,74

24.09.2010

38,46

25.12.2010

43,99

25.03.2010

56,53

25.06.2010

26,97

25.09.2010

38,46

26.12.2010

43,98

26.03.2010

56,69

26.06.2010

26,97

26.09.2010

38,71

27.12.2010

43,97

27.03.2010

56,69

27.06.2010

27,05

27.09.2010

38,71

28.12.2010

44,11

28.03.2010

56,89

28.06.2010

27,05

28.09.2010

39,29

29.12.2010

43,95

29.03.2010

56,89

29.06.2010

27,67

29.09.2010

40,00

30.12.2010

43,89

30.03.2010

56,83

30.06.2010

28,88

30.09.2010

41,17

31.12.2010

44,17

31.03.2010

57,07

01.07.2010

29,39

01.10.2010

41,95

01.04.2010

57,74

02.07.2010

29,35

02.10.2010

41,95

02.04.2010

57,74

03.07.2010

29,35

03.10.2010

40,82


 

Приложение 2

Преобразования  исходного ряда

Деление на тренд

Тренд, описывающий исходный ряд:

 

 

Преобразование  заключается в делении фактическое значение на соответствующее ему трендовое значение.

Проверю, не представляет ли собой данный ряд  процесс случайного блуждания, для  чего проведу тест Дики–Фуллера.

 

 

Значение  статистики Дики-Фуллера превышает все приведённые в таблице критические значения. Это значит, что гипотеза о том, что ряд носит характер случайного блуждания, отвергнута быть не может.

Если  построить по данному ряду модель АР(1), то будут получены результаты:

 

 

Согласно  данной модели процесс описывается  уравнением

 

 

Коэффициент при предыдущем значении ряда в модели равен 0,9994, то есть, почти единице, что свидетельствует о возможном характере случайного блуждания процесса.

Первый  коэффициент частной корреляции выходит за пределы доверительной трубки, а последующие значения коэффициентов частной корреляции, за исключением девятого и, может быть, десятого – находятся в пределах доверительной трубки. При этом значения коэффициентов автокорреляции ряда выходят за пределы доверительной трубки и, с ростом лага, постепенно уменьшаются. Вид автокорреляционной и частной корреляционной функций для данного ряда говорит о том, что лучшей моделью для данного ряда, вероятнее всего, будет ар(1).

 

 

Всё это говорит, что гипотезу о том, что данный процесс представляет собой случайное блуждание, отклонить нельзя.

Данное  преобразование нецелесообразно.

В Eviews соответствующая этому ряду серия называется «delenie».

Прирост

Прирост рассчитывается по формуле 

 

.

 

Автокорреляция  и частная корреляция получившегося процесса:

 

Первые  три значения коэффициента корреляции и частной корреляции находятся в пределах доверительной трубки, а соответствующие им значения Q-Stat (0,6565; 1,1608; 2,8199) меньше критических (3,84146; 5,99146; 7,81473 соответственно), то есть первые три коэффициента автокорреляции ряда статистически равны 0.

Четвёртое значение Q-Stat (10,508) уже превышает критическое (9,48773), что означает: среди первых четырёх коэффициентов автокорреляции ряда хотя бы один окажется отличным от нуля (при уровне значимости 0,05). Тем не менее, по ряду «прирост» построить модель, зависящую от прошлых значений ряда будет проблематично: ведь зависимости текущего значения от предшествующих первых трёх нет, а корреляция четвёртого, восьмого, девятого и десятого порядков может оказаться наведённой.

Поэтому данное преобразование ряда не может быть выбрано для дальнейшего исследования.

В Eviews соответствующая этому ряду серия называется «prirost».

 

Приложение 3

Модели MA(2)ARCH

 

В силу построения моделей для оценки статистической значимости коэффициентов модели дисперсии ошибки может быть использован критерий Стьюдента.

Построение  моделей данного типа я начала с MA(2)ARCH(9). Статистика для неё представлена в таблице:

 

 

В соответствии с данной моделью процесс описывается  уравнением:

 

 

А уравнение, характеризующее дисперсию ошибки, имеет вид:

 

Модель  дисперсии ошибки содержит отрицательный  коэффициент, что недопустимо, так  как может повлечь получение  отрицательного значения дисперсии.

Дальше  я построила MA(2)ARCH(8):

 

 

В соответствии с данной моделью процесс описывается  уравнением:

 

 

А уравнение, характеризующее дисперсию ошибки, имеет вид:

 

 

Модель  дисперсии ошибки содержит отрицательные  коэффициенты, что недопустимо, так  как может повлечь получение  отрицательного значения дисперсии.

 

MA(2)ARCH(7):

 

 

В соответствии с данной моделью процесс описывается  уравнением:

 

 

А уравнение, характеризующее дисперсию ошибки, имеет вид:

 

 

Все коэффициенты в модели дисперсии положительны, значения критериев Акайке и Шварца меньше, чем для модели МА(2). Тем не менее, вероятность статистической незначимости коэффициента при равна 0,6975. Возможно, в ходе рассмотрения других моделей будет найдена более удачная.

 

MA(2)ARCH(6):

 

 

В соответствии с данной моделью процесс описывается  уравнением:

 

 

А уравнение, характеризующее дисперсию ошибки, имеет вид:

 

эконометрическое моделирование прогноз акция

Модель  дисперсии ошибки содержит отрицательные  коэффициенты, что недопустимо, так  как может повлечь получение  отрицательного значения дисперсии.

 

MA(2)ARCH(5):

 

Модель  подробно описана в самой курсовой. Значение критерия Акайке 2,322696, а критерия Шварца 2,408699 – то есть они оба меньше, чем для модели MA(2)ARCH(7). Данная модель так же, как и MA(2)ARCH(7), содержит коэффициент, статистическая значимость которого сомнительна (коэффициент при статистически незначим при уровне значимости не превышающем 0,7321). Поскольку модели MA(2)ARCH(5) и MA(2)ARCH(7), в целом, похожи, выбрать следует MA(2)ARCH(5), так как она содержит меньшее число регрессоров и значения критериев Акайке и Шварца у неё меньше.

Информация о работе Моделирование и прогнозирование индекса потребительских цен с учетом рисков экономической нестабильности