Transcript Chapitre 4
Chapitre 4 Les séries chronologiques Chapitre 4 : Les séries chronologiques Cela concerne l’étude de l’évolution d’une variable statistique (Y) 3 buts : A) Décrire l’évolution B) Permettre l’explication des fluctuations C) Faciliter la prévision (le passé peut expliquer le futur) Chapitre 4 1. Présentation des Séries chronologiques 1.1 Les principes de base Définition 1: une SC (ou ST) est une suite d’observation chiffrée ordonnées dans le temps. Ex : la VA des entreprises, etc. Remarque : la prise en compte du temps n’est pas forcément évidente (intervalles, durée, etc.) Définition 2 : y=f(t) Chapitre 4 1.2 La décomposition du mouvement brut et les modèles théoriques Quelques questions : 1) Y croit ou décroit ? 2) Les variations de Y sont-elles courtes et régulières ? 3) Y a-t-il des fluctuations exceptionnelles ? Il faut donc déterminer les éléments qui constituent l’évolution de Y : ce sont les composantes de l’évolution globale. Chapitre 4 1.3 Les composantes d’une série (graphique suivant) - Le trend ou la tendance : il lisse la série (Le cycle : fluctuation autour du trend) - Variations saisonnières - Variations accidentelles 1 Date 82 19 1 1 Q 198 1 0 Q 198 1 9 Q 197 1 8 Q 197 1 7 Q 197 1 6 Q 197 1 5 Q 197 1 4 Q 197 1 3 Q 197 1 2 Q 197 1 1 Q 197 1 0 Q 197 1 9 Q 196 1 8 Q 196 1 7 Q 196 1 6 Q 196 1 5 Q 196 1 4 Q 196 1 3 Q 196 Q 40 IPI Une série avec tendance et saisonnalité (IPI) 160 140 120 100 80 60 La saisonnalité 160 140 120 100 Trimestre 4 80 3 IPI 2 60 1 1960 Année 1965 1970 1975 1980 1985 La tendance 160 140 120 100 80 82 19 1 1 Q 198 1 0 Q 198 1 9 Q 197 1 8 Q 197 1 7 Q 197 1 6 Q 197 1 5 Q 197 1 4 Q 197 1 3 Q 197 1 2 Q 197 1 1 Q 197 1 0 Q 197 1 9 Q 196 1 8 Q 196 1 7 Q 196 1 6 Q 196 1 5 Q 196 1 4 Q 196 1 3 Q 196 1 Q Date MA(IPI,4,4) 40 IPI 60 Chapitre 4 1.4 Formalisation des composantes 1.4.1 Le trend et le cycle f t - Moyennes mobiles - Ajustement linéaire par les MCO : Y=aT+b 1.4.2 Variations saisonnièresS t Mvts réguliers se répétant au cours d’une année. Si p est la période St=St+p=St+2p=… 1.4.3 Variations accidentelles t Evénements de courtes périodes, irréguliers et imprévisibles Chapitre 4 Hypothèse : n t 1 t 0 2 types d’aléas : - Grands nombres de petites causes (hypothèse vérifiée) - Petits nombres de grandes causes (hypothèse non vérifiée) Chapitre 4 1.5 décomposition du modèle 2 types de modèles : modèle additif vs modèle multiplicatif - Modèle additif (cf. Graph) : Les composantes sont indépendantes les unes des autres Yt f t St t - modèle multiplicatif (cf. Graph) : Les composantes dépendent les unes des autres Yt ft St t Yt ft St t Chapitre 4 1.6 Comment déterminer la nature du modèle ? Si pour une observation donnée, la variation saisonnière S s’ajoute simplement aux autres composantes c’est le modèle additif Si pour une observation donnée, la variation saisonnière S est proportionnelle aux autres composantes, c’est le modèle multiplicatif. Chapitre 4 1.6.1 La méthode de la bande (méthode graphique) On fait un graphique représentant la série chronologique, puis on trace une droite passant respectivement par les minima et par les maxima de chaque saison. Si ces deux droites sont parallèles, nous sommes en présence d’un modèle additif. Sinon, c’est un modèle multiplicatif. Chapitre 4 Chapitre 4 1.6.2 Méthode analytique (test de Buys-Ballot) On calcule les moyennes et écarts-types pour chacune des périodes considérées et on calcule la droite des moindres carrés ax b Si a est nul, c’est un modèle additif, si a≠0, le modèle est multiplicatif Chapitre 4 Exemple avec les données mensuelles précédentes. 1996 1997 1998 1999 2000 2006 1847 2247 2007 2433 2377 3127 2699 3016 2637 3224 3789 2314 1673 3862 3586 2450 1966 3723 4325 2831 2388 4437 5478 3071 2510 4671 5218 3085 2737 4153 3100 2527 3015 1504 1602 4047 2838 2727 2730 1648 1695 4493 3399 3083 3247 1928 2126 4384 3552 3678 3611 2260 2182 4746 4814 3545 3341 2439 2055 Chapitre 4 1) On calcule pour chaque année la moyenne et l’écart-type de la série Moyenne Écart-type 1996 1997 1998 1999 2562.8 2650.3 3029.4 3415.8 850.7 782.3 803.6 946.6 2000 3525.3 1023.4 Chapitre 4 2) On calcule les coefficients de a et b par les mco Cov( , x ) aˆ 0,195 V x moyenne (X) écart-type (Y) X-xbar (1) Y-ybar (2) (1) * (2) (1) * (1) 2562,8 850,7 -473,92 -30,62 14511,4304 224600,166 2650,3 782,3 -386,42 -99,02 38263,3084 149320,416 3029,4 803,6 -7,32 -77,72 568,9104 53,5824 3415,8 946,6 379,08 65,28 24746,3424 143701,646 3525,3 1023,4 488,58 142,08 69417,4464 238710,416 3036,72 881,32 147507,438 756386,228 0,19501603 Chapitre 4 2. Méthodes empiriques de décompositions d’une série chronologique Pour décomposer la série Y, il faut des périodes inférieures à l’année (mois ou trimestres). La démarche est la suivante : On estime le trend, 2.1 Le trend par moyennes mobiles 2.1.1 Lissage par moyennes échelonnées Lissage : méthode qui « adoucit » la série. Moyennes échelonnées : moyenne arithmétique de 3 valeurs en général (Pratique mais trop simplificateur) 2.1.2 Moyennes mobiles Méthode empirique la plus utilisée Le principe : On remplace un certain nombre de données consécutives par leur moyenne en décalant de périodes en périodes. Chapitre 4 Exemple : Indice (base 100 en 2002) de l’évolution de la note moyenne en séries chronologiques t somme échelonnée d'ordre 3 y 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 118 113 105 103 100 99 98 96 95 65 Moyenne échelonnée d'ordre 3 336 112 302 100,7 289 96,3 Somme mobile d'ordre 3 Moyenne mobile d'ordre 3 336 321 308 302 297 293 289 256 112 107,0 102,7 100,7 99 97,7 96,3 85,3 Chapitre 4 2.1.3 Définitions formalisées M p 1 p p 1 y i 0 t i 1 MM d’ordre 3 avec t=4 : M 3 y4 y5 y6 3 1 MM d’ordre 4 avec t=4 : M 4 4 y4 y5 y6 y7 Remarque : on peut faire autrement : On pondère par 1, 2 , 2, 2, 1. M4 1 y4 2 y5 2 y6 2 y7 y8 1 0.5 y4 y5 y6 y7 0.5 y8 8 4 Chapitre 4 2.2 Le trend par les MCO Une autre façon de procéder pour désaisonnaliser (calculer le trend d’) une série chronologique consiste à calculer la droite de régression par les MCO. Y=aT+b+ε Chapitre 4 2.3 Les Données CVS Une fois que le trend est calculé, il faut désaisonnaliser la séries, i.e corriger des variations saisonnières (CVS) On note St la saisonnalité de la série obtenue de la façon suivante : Pour le modèle additif : St=yt-ft Pour le modèle multiplicatif : St=yt/ft Chapitre 4 Les coefficients saisonniers Sj ne sont en fait que les moyennes des différences saisonnières (St) pour chacun des trimestres. Par exemple pour le premier trimestre, nous obtenons : (0.75+5.38+1.5)/3 =2.54 Nous calculons de cette manière les trois autres et obtenons les coefficients coefficients saisonniers suivants :60.21 ; -54.96 et -7.71 Nous supposons que la composante saisonnière est strictement périodique. L’effet net de la composante saisonnière sur une période doit être nul car il est repris dans la tendance générale de la série chronologique. Ceci nous amène donc à rectifier les coefficients saisonniers non corrigés en leur retranchant la moyenne des coefficients saisonniers pour toutes les périodes (on note ce coefficient rectificateur ρ). Chapitre 4 Récapitulatif : • Pour chaque ligne, on obtient un St • On estime les coefficients saisonniers Sj par la moyenne des St sur chaque période • On corrige les Sj en S’j si la moyenne des Sj est différente de 0 (additif) ou 1 (multiplicatif) S’j=Sj-ρ (additif) S’j=Sj/ρ (multiplicatif) 4) On calcule la série ajustée (CVS) : Y*t=Yt-S’j (additif) Y*t=Yt/S’j (multiplicatif) 5) On calcule les Variations accidentelles ε=Y*t-ft (additif) ε=Y*t/ft (multiplicatif) Chapitre 4 On peut désaisonnaliser la série avec les coefficients saisonniers : La première ligne est égale à 120-2.52=117.48 ; la deuxième 18160.19=120.81;etc. Le graphique suivant reprend la série chronologique de départ ainsi que la série chronologique désaisonnalisée. Chapitre 4 : Exercice 1 Cette série suit-elle un modèle additif ou multiplicatif ? 2002 2003 2004 2005 2006 t1 30 29 31 33 34 t2 38 49 59 70 81 t3 32 35 43 47 52 t4 44 54 65 76 86 Chapitre 4 : Exercice 2 Chapitre 4 : Exercice 3 La série suivante suit un modèle additif 2004 2005 2006 1. 2. 3. 4. t1 1 1 5 t2 2 3 6 t3 7 11 10 t4 9 12 12 Calculer le trend par les MCO Calculer les coefficients saisonniers Etablir la série CVS Déterminer les variations accidentelles