Лекции статистика. Учебнометодическое обеспечение курса
 Скачать 2.22 Mb.
|
4.3. СредниепоказателирядадинамикиКаждый ряд динамики можно рассматривать как некую совокупность n меняющихся во времени показателей, которые можно обобщить в виде средних величин. Такие обобщенные (средние) показатели особенно необходимы при сравнении динамики изменений того или иного показателя ВЭД в разные периоды, в разных странах и т.д. Обобщенной характеристикой ряда динамики служит прежде всего средний уровень ряда  . Для разных видов рядов динамики он рассчитывается неодинаково. Ряды динамики бывают равномерные (с равными интервалами времени между уровнями), для которых средний уровень определяется по простой формуле средней величины, и неравномерные (с неравными интервалами), для которых используются формулы средних взвешенных (по интервалам времени) величин. В интервальном ряду динамики (в котором время задано в виде промежутков времени, к которым относятся уровни) определяется по формуле средней арифметической, а в моментном ряду (в котором время задано в виде конкретных моментов времени или дат, к которым относятся уровни) – по формуле средней хронологической. В табл. 0 приводятся виды рядов динамики и соответствующие формулы для расчета их среднего уровня .Таблица 0. Виды средних величин, применяемых при расчете среднего уровня ВидрядадинамикиНазваниесреднейвеличиныФормуласреднейвеличиныНомерформулыРавномерный интервальныйАрифметическая простая (30)Равномерный моментныйХронологическая простая(31)Неравномерный интервальныйАрифметическая взвешенная(32)Неравномерный моментныйХронологическая взвешенная(33)В нашем примере про ВО России за период 2000-2006 гг. имеем равномерный интервальный ряд динамики, поэтому его средний уровень определяем по формуле (30): = 1803,7/7 = 257,671, то есть ВО России в период 2000-2006 гг. составлял ежегодно в среднем 257,671 млрд. долл. США. Кроме среднего уровня ряда рассчитываются и другие средние показатели:
Каждый из этих показателей может рассчитываться базисным и цепным способом. Базисноесреднееабсолютноеизменение– это частное от деления последнего базисного абсолютного изменения на количество изменений уровней (34) Ц = (35); цепноесреднееабсолютноеизменениеуровней ряда – это частное от деления суммы всех цепных абсолютных изменений на количество изменений (34) Ц = (35):  Б=(34) Ц= (35)По знаку средних абсолютных изменений также судят о характере изменения явления в среднем: рост, спад или стабильность. Очевидно, что числители формулы (34) Ц = (35) и (34) Ц = (35) равны между собой по формуле ( ), значит, среднее абсолютное изменение не зависит от способа расчета (базисный или цепной), так как результат получится одинаковый. В нашей задаче по формуле (34) Ц = (35) или (34) Ц = (35): = 318,5/6 = 53,083, то есть ежегодно в среднем ВО растет на 53,083 млрд. долл.Наряду со средним абсолютным изменением рассчитывается и среднее относительное. Базисноесреднееотносительноеизменениеопределяется по формуле (36) Ц= (37), а цепноесреднееотносительноеизменение– по формуле (36) Ц= (37): Б== (36) Ц= (37)Естественно, базисное и цепное среднее относительное изменения должны быть одинаковыми и сравнением их с критериальным значением 1 делается вывод о характере изменения явления в среднем: рост, спад или стабильность. В нашем примере про ВО: =  = 1,209, то есть ежегодно в среднем в период 2000-2006 гг. ВО России растет в 1,209 раза.Вычитанием 100% из среднего относительного изменения образуется соответствующий средний темпизменения, по знаку которого также можно судить о характере изменения изучаемого явления, отраженного данным рядом динамики. В нашем примере про ВО: = 1,209 – 1 = 0,209, то есть ежегодно в среднем в период 2000-2006 гг. ВО России растет на 20,9%.
Одна из основных задач изучения рядов динамики – выявить основную тенденцию (закономерность) в изменении уровней ряда, именуемую трендом. Закономерность в изменении уровней ряда в одних случаях проявляется наглядно, в других – может маскироваться колебаниями случайного или неслучайного характера. Поэтому, чтобы сделать правильные выводы о закономерностях развития того или иного показателя, надо суметь отделить тренд от колебаний, вызванных случайными кратковременными причинами. На основании выделенного тренда можно экстраполировать (прогнозировать) развитие явления в будущем. С этой целью (устранить колебания, вызванные случайными причинами) ряды динамики подвергают обработке. Существует несколько методов обработки рядов динамики, помогающих выявить основную тенденцию изменения уровней ряда, а именно: метод укрупнения интервалов, метод скользящей средней и аналитическое выравнивание. Во всех методах вместо фактических уровней при обработке ряда рассчитываются иные (расчетные) уровни, в которых тем или иным способом взаимопогашается действие случайных факторов и тем самым уменьшается колеблемость уровней. Последние в результате становятся как бы «выравненными», «сглаженными» по отношению к исходным фактическим данным. Такие методы обработки рядов динамики называются сглаживанием или выравниванием рядов динамики. Простейший метод сглаживания уровней ряда – укрупненияинтервалов, для определяется итоговое значение или средняя величина исследуемого показателя. Этот метод особенно эффективен, если первоначальные уровни ряда относятся к коротким промежуткам времени. Например, если имеются данные о ежесуточном производстве мороженого на предприятии за месяц, то, естественно, в таком ряду возможны значительные колебания уровней, так как чем меньше период, за который приводятся данные, тем больше влияние случайных факторов. Чтобы устранить это влияние, рекомендуется укрупнить интервалы времени, например до 5 или 10 дней, и для этих укрупненных интервалов рассчитать общий или среднесуточный объем производства (соответственно по пятидневкам или декадам). В ряду с укрупненными интервалами времени закономерность изменения уровней будет более наглядной. По своей сути методскользящейсредней похож на метод укрупнения интервалов, но в данном случае фактические уровни заменяются средними уровнями, рассчитанными для последовательно подвижных (скользящих) укрупненных интервалов, охватывающих m уровней ряда. Например, если принять m=3, то сначала рассчитывается средняя величина из первых трех уровней, затем находится средняя величина из 2-го, 3-го и 4-го уровней, потом из 3-го, 4-го и 5-го и т.д., т.е. каждый раз в сумме трех уровней появляется новый уровень, а два остаются прежними, что и обусловливает взаимопогашение случайных колебаний в средних уровнях. Рассчитанные из m членов скользящие средние относятся к середине (центру) каждого рассматриваемого интервала. Сглаживание методом скользящей средней можно проводить по любому числу членов m, но удобнее, если m – нечетное число, так как в этом случае скользящая средняя сразу относится к конкретной временнОй точке – середине (центру) интервала. Если же m – четное, то скользящая средняя относится к промежутку между временнЫми точками: например, при сглаживании по четырем членам (m=4) средняя из первых четырех уровней будет находиться между второй и третьей временной точкой, следующая – между третьей и четвертой и т.д. Тогда, чтобы сглаженные уровни относились непосредственно к конкретным временнЫм точкам, из каждой пары смежных промежуточных значений скользящих средних находят среднюю арифметическую, которую относят к временной точке, находящейся между смежными. Такой прием двойного расчета сглаженных уровней называется центрированием. Недостатком метода скользящей средней является то, что сглаженный ряд укорачивается по сравнению с фактическим с двух концов: при нечетном m на (m-1)/2, а при четном m – на m/2 с каждого конца. Применяя этот метод, надо помнить, что он сглаживает (устраняет) лишь случайные колебания. Если же, например, ряд содержит сезонную волну (см. 6.6), она сохранится и после сглаживания методом скользящей средней. Кроме того, этот метод сглаживания, как и метод укрупнения интервалов не позволяет выражать общую тенденцию изменения уровней в виде математической модели. Наиболее совершенным методом обработки рядов динамики в целях устранения случайных колебаний и выявления тренда является выравниваниеуровнейрядапоаналитическимформулам (или аналитическоевыравнивание). Суть аналитического выравнивания заключается в замене эмпирических (фактических, исходных) уровней yi теоретическими , которые рассчитаны по определенному уравнению, принятому за математическую модель тренда, где теоретические уровни рассматриваются как функция времени: = f(t).При этом каждый фактический уровень yi рассматривается обычно как сумма двух составляющих: , (38)где f(t) = - систематическая составляющая, отражающая тренд и выраженная определенным уравнением; - случайная величина, вызывающая колебания уровней вокруг тренда.Задача аналитического выравнивания сводится к следующему:
В аналитическом выравнивании наиболее часто используются простейшие функции, представленные в табл. 0, где обозначено - теоретические (выравненные) уровни (читается как «игрек, выравненный по t»); t – условное обозначение времени (1, 2, 3 …); a0, a1, a2, ... – параметры аналитической функции; k – число гармоник (при выравнивании по ряду Фурье).Выбор той или иной функции для выравнивания ряда динамики осуществляется на основании графического изображения эмпирических данных. Если по тем или иным причинам уровни эмпирического ряда трудно описать одной функцией, следует разбить анализируемый период на отдельные части и затем выровнять каждую часть по соответствующей кривой. Таблица 0. Виды математических функций, используемые при выравнивании НазваниефункцииВидфункцииФормулаПрямая линия  (39)Парабола 2-го порядкаили (40)Парабола 3-го порядка (41)Гипербола (42)Показательная (43)Степенная (44)Ряд Фурье (45)Нередко один и тот же ряд можно выровнять по разным аналитическим функциям и получить довольно близкие результаты. В нашем примере про ВО России можно произвести выравнивание и по прямой линии, и по параболе. Чтобы решить вопрос о том, использование какой кривой дает лучший результат, обычно сопоставляют суммы квадратов отклонений эмпирических уровней от теоретических (остатки), рассчитанным по разным функциям, то есть:. ( )Та функция, при которой эта сумма минимальна, считается наиболее адекватной, приемлемой. Однако сравнивать непосредственно суммы квадратов отклонений можно в том случае, если сравниваемые уравнения имеют одинаковое число параметров. Если же число параметров kразное, то каждую сумму квадратов делят на разность (n–k), выступающую в роли числа степеней свободы, и сравнивают уже квадраты отклонений уровней, рассчитанные на одну степень свободы (т.е. остаточные дисперсии на одну степень свободы). Параметры искомых уравнений (a0, a1, a2, ...) при аналитическом выравнивании могут быть определены по-разному, но наиболее распространенным методом является методнаименьшихквадратов (МНК). При этом методе учитываются все эмпирические уровни и должна обеспечиваться минимальная сумма квадратов отклонений эмпирических значений уровней y от теоретических уровней :. ( )В частности, при выравнивании по прямой вида (39) параметры и отыскиваются по МНК следующим образом. В формуле ( ) вместо записываем его конкретное выражение  . Тогда . Дальнейшее решение сводится к задаче на экстремум, т.е. к определению того, при каком значении и функция двух переменных S может достигнуть минимума. Как известно, для этого надо найти частные производные S по и , приравнять их к нулю и после элементарных преобразований решить систему двух уравнений с двумя неизвестными.В соответствии с вышеизложенным найдем частные производные: Сократив каждое уравнение на 2, раскрыв скобки и перенеся члены с y в правую сторону, а остальные – оставив в левой, получим систему нормальных уравнений: ( )где n – количество уровней ряда; t – порядковый номер в условном обозначении периода или момента времени; y – уровни эмпирического ряда. Эта система и, соответственно, расчет параметров и  упрощаются, если отсчет времени ведется от середины ряда18. Например, при нечетном числе уровней (как в нашем примере про ВО России – 7 уровней) серединная точка времени (год, месяц) принимается за нуль, тогда предшествующие периоды обозначаются соответственно –1, –2, –3 и т.д., а следующие за средним (центральным) – соответственно 1, 2, 3 и т.д. (см. 3-й столбец табл. 0). При четном числе уровней два серединных момента (периода) времени обозначают –1 и +1, а все последующие и предыдущие, соответственно, через два интервала: , , и т.д. При таком порядке отсчета времени (от середины ряда) = 0, поэтому, система нормальных уравнений ( ) упрощается до следующих двух уравнений, каждое из которых решается самостоятельно: ( )Как видим, при такой нумерации периодов параметр представляет собой средний уровень равномерного интервального ряда, то есть формулу (30). Определим по формуле ( ) параметры уравнения прямой для нашего примера про ВО России, для чего исходные данные и все расчеты необходимых сумм представим в табл. 0.Таблица 0. Вспомогательные расчеты для линейного тренда Годytt2yt 2000149,9-39-449,797,5572739,77525636,58411614,6812001155,6-24-311,2150,92921,82211394,03810418,5772002168,3-11-168,3204,3001296,0002848,5097987,2522003212000257,6712085,8790,0002085,8792004280,611280,6311,043926,7682848,509525,7192005368,924737,8364,41420,12211394,03812371,7952006468,4391405,2417,7862561,80625636,58444406,531Итого1803,70281494,41803,7009652,17179758,26389410,434Из табл. 0 получаем, что: a0 = 1803,7/7 = 257,671 и a1 = 1494,4/28 = 53,371. Отсюда искомое уравнение тренда: =257,671+53,371t. В 6-м столбце табл. 0 приведены теоретические (трендовые) уровни, рассчитанные по этому уравнению, а в итоге 7-го столбца – остатки по формуле ( ). Для иллюстрации построим график эмпирических и трендовых уровней – рис. 0.Рис. 0. Эмпирические и трендовые уровни ряда динамики ВО России |