chowov test stability

Download Report

Transcript chowov test stability

Stabilita ekonometrického modelu Testovanie normality

Dôležitým predpokladom, ktorému sme v predchádzajúcich prednáškach nevenovali pozornosť, aj keď sme automaticky predpokladali jeho dodržanie, je predpoklad stability modelu – ktorý sa prejavuje v nemennosti použitých (vypočítaných) parametrov modelu. Tento predpoklad je v aplikovanej praktickej ekonometrii neudržateľný, a je potrebné odlíšiť údajové segmenty vyžadujúce rozdielnu modelovanú štruktúru v čase. V takomto prípade dochádza k situácii, kedy sa vypočítané hodnoty parametrov v čase menia, čo sa prejavuje v kolísaní ich hodnôt, ako aj v kolísaní náhodných porúch odhadnutých pomocou rezíduí.

y

u

Porušenie stability modelu sa prejaví relatívne veľkými a časovo korelovanými

e

• • Grafickými metódami resp. testami typu CUSUM (cumulative sums – kumulatívne súčty) Chowowe testy

CUSUM TESTY.

Predpokladajme lineárny klasický model

y

u

CUSUM (cumulative sums) v jednotlivých časoch t s normálnym rozdelením:

CUSUM

t

t

i k

1

e s

i

N

 0,   t = k +1, ... , T kde s je odhad reziduálnej štandardnej odchýlky σ. Zodpovedajúci CUSUM - test potom ktorom prvý raz:

β

CUSUM

t

2

t

k

V softvérových riešeniach má najčastejšie CUSUM test grafickú podobu:

Presné rozdelenie CUSUM – štatistiky pri platnosti nulovej hypotézy o nemennosti parametrov je dané vzťahom:

t

k e t s t

1  kde

e

t

t

1

k

t

i k

1

e

i s t

2 

t

1 1

t

i k

1 

e i

e t

 2

Príklad Uvažujme hypotetické údaje, na základe ktorých sme kvantifikovali lineárny ekonometrický model

i

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Y i

11,9 22,8 18,7 20,1 12,9 21,7 27,1 25,4 21,3 19,3 25,4 27,2 11,7 17,8 12,8 23,9 22,6 25,4 14,8 21,1

X i1

19,5 24,7 30,7 29,8 19,1 25,6 31,4 27,9 22,1 25,5 31,1 30,4 18,7 19,7 14,6 29,5 27,7 30,2 22,7 25,2

X i2

43,1 49,8 51,9 54,3 42,2 53,9 58,5 52,1 49,9 53,5 56,6 56,7 46,5 44,2 42,7 54,4 55,3 58,6 48,2 51

X i3

29,1 28,2 37 31,1 30,9 23,7 27,6 30,6 23,2 24,8 30 28,3 23 28,6 21,3 30,1 25,7 24,6 27,1 27,5

Podobným testom je možné testovať nemennosť parametra σ 2 kedy používame štatistiku CUSUMQ t : (tj. homoskedasticitu),

CUSUMQ

t

t

i k

1

e

i

2

T

i k

1

e

i

2  2

T

t

 

k k

,

t = k +1, ... , T Štatistika CUSUMQ potom detekuje na hladine významnosti zmenu príslušného modelu spočívajúcu v zmene parametra σ 2 v tom okamžiku t v ktorom po prvý raz prekročí:

CUSUMQ

t

T t

 

k k

c

, Kde c je príslušná kritická hodnota 𝜒 2 .

V softvérových riešeniach má CUSUMQ test najčastejšie grafickú podobu, pričom špeciálne CUSUMQ k = 0, CUSUMQ T = 1

Príklad.

CHOWOVE TESTY

Chowove testy sa používajú na posúdenie stability parametrov ekonometrického modelu v celom obore hodnôt definovaných časovou premennou :

t

1, 2,...,

T

• • • Často však dochádza k zmenám parametrov v dvoch alebo viacerých segmentoch údajov, ktoré je potom potrebné vyšetriť. Konkrétne sa odporúča: Grafické znázornenie časového priebehu vysvetľovanej a vysvetľujúcich premenných, ktoré môže viesť k optickému vyznačeniu časového bodu zmeny v chovaní údajov, Segmentácia údajov na základe známych historických udalostí, kedy dochádza k štrukturálnym zmenám (napr. začiatok účinnosti nového zákona, významný pokles na burze, nástup novej vlády...), Aplikácia testov typu CUSUM, alebo priamo grafický priebeh rekurentných rezíduí. V literatúre sa môžeme stretnúť s dvomi testami: 1. Chowov test stability 2. Chowov predpovedný test Gregory C. Chow

CHOWOV TEST STABILITY

Prvý z týchto testov sa označuje ako test stability a odporúča sa v prípade, kedy počet pozorovaní v prvom segmente, označíme ho T samostatných modelov : 1 , popisujúci situáciu pred zmenou a počet pozorovaní T2 v druhom segmente po zmene situácie, by boli postačujúce pre konštrukciu Nech model v prvom segmente má tvar:

y t

  1 2

x t

2   3

x t

3 

k x kt

u t

t

1,...,

T

1 (1.) model v druhom segmente má tvar:

y t

    1 

k

 1   2 

k

 2 

x t

2     3 

k

 3 

x t

3   

k

 2

k

x kt

u t

(2.) Uvažovaný test stability potom testuje nulovú hypotézu:

H

0 : 

k

 1  

k

 2  2

k

 0 t.j.: že modely v oboch segmentoch sú z hľadiska parametrov zhodné (stabilné).

(3.)

Pri použití klasického F – testu potom máme obmedzený model

y t

  1 2

x t

2   3

x t

3 

k x kt

u t

t

1,...,

T

(4.) a neobmedzené modely (1.) (2.),ktoré sa oplatí pre väčšiu názornosť preformulovať s použitím umelej premennej do tvaru:

y t

  2

x t

2 

k x kt

 

k

 1

D t

 

k

 2 2  2

k

u t

(5.)

t

1,...,

T

kde

D

t

 

0, 1,

t

  1

1,...,

T

1

t

 

1,...,

T

1

T

2 

T

(6.) Uvedený F – test má tvar:

F

   

T

t

 1    

y t t T

1   1  

y t y

ˆ

t

 2 

y

ˆ

t

  2

T

1 

t

 1  

y t

y

ˆ

t

 2

T

t T

1 1 

y t

 

T

t T

1 1 

y

ˆ

t y t

  

T

 

y

ˆ

t

 2 2

k

    /

k

 

RSS

(

RSS

1  

RSS

1

RSS

2 

RSS

2 ) / (

T

  /

k

(7.)

s kritickým oborom:

T

 2

k k

RSS

 

RSS

1

RSS

1  

RSS RSS

2  2    2

k

 (8.) Kde 2k je počet regresorov v neobmedzenom modeli, a k je počet obmedzení nulovej hypotézy (3.), RSS je reziduálny súčet štvorcov v obmedzenom modeli (5.), ktorý je možné získať ako súčet štvorcov v modeloch (1.) a (2.).

Chovov test stability teda v podstate vyžaduje odhad troch klasických lineárnych regresných modelov, aj keď v praktických aplikáciách sa často odhaduje len model (5.) s umelou premennou.

Chowov predpovedný (predikčný) test.

Druhý z Chowových testov sa označuje ako Chowov predikčný test a odporúča sa v situáciách kedy počet v prvom segment pred zmenou je výrazne vyšší ako počet pozorovaní v druhom segmente po zmene parametrov. V teste sa overuje predikčná schopnosť modelu z prvého segmentu pre druhý „predikčný“ segment.

Nech model v prvom segmente je opäť:

y t

  1 2

x t

2   3

x t

3 

k x kt

u t t

1,...,

T

1 (9.) model v druhom predikčnom segmente má teraz tvar:

y t

  1 2

x t

2   3

x t

3 

k x kt

j u t

t

  1 

1,...,

T

2 (10.) 

H

0

:

 1   2 

,...,

 

T

2 

0

(11.) t.j.: že pri predpovediach z prvého segmentu pre druhý segment majú chyby predpovedí nulové stredné hodnoty a model z predikčného hľadiska vykazuje stabilitu.

Pri použití klasického F – testu znovu vychádzame z obmedzeného modelu

y t

  2

x t

2   3

x t

3 

k x kt

u t

t

1,...,

T

(12.) a neobmedzený model pre oba segmenty opäť preformulujeme pomocou umelej premennej do tvaru:

y t

  1 2

x t

2 

k x kt

  1

D t

1   2

D t

2 

T

2

D tT

2 

u t

(13.)

t

1,...,

T

kde

D t

 

1, t=T + j, j=1,...,T 2 0, inak

Chowov predikčný test má potom tvar:

F

 (

RSS

URSS URSS

/ (

T

1 ) / 

k

)

T

2 (14.)

a na hladine významnosti α má kritický obor:

T

1 

k RSS

URSS T

2

URSS

 2 , 1 

k

 kde k + T

2

je počet regresorov v neobmedzenom modeli (13.), T2 je počet obmedzení nulovej hypotézy (11.) a URSS je reziduálny súčet štvorcov v neobmedzenom modeli (13.), ktorý je možné získať opäť ako súčet reziduálnych súčtov štvorcov v modeloch (9.) a (10.).

Chowov predikčný test teda opäť vyžaduje odhad troch klasických modelov lineárnej regresie (9.), (10.) a (12.) Ak je počet pozorovaní T

1

v prvom segmente pred zmenou výrazne nižší, ako počet pozorovaní

T 2

v druhom segmente po zmene parametrov, je možné predikčný test stability založiť na spätnej predpovedi z druhého segmentu pre prvý segment. Chowove testy bývajú citlivé aj na iné typy nestability nielen na nestabilitu spôsobenú zmenami parametrov.

Testovanie normality

Testovacie postupy využívané v aplikovanej ekonometrii sú založené obvykle na predpoklade normality modelu, odporúča sa overiť pre OLS odhady (rezíduá), či je predpoklad normality prijateľný alebo nie. V literatúre sa často stretávame pri väčšom rozsahu údajov, že tento predpoklad sa považuje za automaticky splnený.

• • Aj keď je možné postupovať rôzne, pre kvalitnú konštrukciu modelov je predsa len obvyklé využiť rôzne štatistické postupy overenia normality. Tieto postupy je možné rozdeliť na: grafické (napr. Q – Q graf, P – P graf a iné.) štatistické testy (test zhody, test Jarque - Bery, Shapiro-Wilkov W test, Doornik-Hansenov test, Lillieforsov test a iné.

N(0,1)

N(0, σ 2 )

Zo štatistických testov sa často v aplikovanej ekonometrii používa test Jarque – Bery, ktorý pre OLS odhady pracuje s W štatistikov:

W

T

   ˆ 1 2 6   ˆ 2 2 24   ktorá je založená na vlastnostiach koeficientov šikmosti (skewness) a špicatosti (kurtosis) normálneho rozdelenia. Pri výpočte štatistiky W sa využívajú výberové  ˆ 1 2  ˆ 2 2  2  2 2  ˆ 1 2  1

T t T

  1   

x t s

x

   3  ˆ 2 2  1

T t T

  1   

x t s

x

   4  3 Nulová hypotéza predpokladá normalitu regresného modelu, má štatistika W asyptoticky   hladine významnosti α má tvar:

W

  1 2  