Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра экономической математики, информатики и статистики
Математические методы исследования экономических систем
Методические указания к практическим и самостоятельным занятиям для студентов специальностей 080105 - Финансы и кредит, 080502 – Экономика и управление
на предприятии (машиностроение)
и для направлений: 080100 - Экономика, 080500 – Менеджмент
Зав.кафедрой ЭМИС, |
|
д.ф.-м.н., профессор |
И.Г.Боровской |
Составил: доц. каф. ЭМИС |
Д.Д. Даммер |
2012
Содержание
1.Построение регрессионных моделей……………………………………………………………..3 1.1.Парная линейная регрессия..……………………………………………………………..3 1.2.Проверка качества эмпирического уравнения парной линейной регрессии…………5
1.3.Множественная регрессия…………………………………………………......................9
1.4.Нелинейная регрессия…………………………………………………………………..12
2.Основы линейного программирования ………………………………………..………………14
2.1Представление экономико-математических моделей в виде задач линейного программирования (ЗЛП)………………………………………………………..………….14
2.2Графический метод решения ЗЛП………………………………...……………………16
2.3Симплексный метод решения ЗЛП……………………………………………………..18
3.Двойственные задачи……………………………………………………………………………21
4.Транспортная задача..…..…………………………………………………………..……………23 5.Модели целочисленного линейного программирования……………………………..……….30
6.Задачи многокритериальной оптимизации…………………………………………………….32
Задания для самостоятельной работы…………………………………………………………….35
Приложение………………………………………………..…………………..……………….43
Литература……………………………………………………………………………………...44
2
1.Построение регрессионных моделей
1.1Практическое занятие №1 (2часа). Парная линейная регрессия
Цель занятия:
По эмпирическим данным научиться строить модели парной регрессии, находить оценки коэффициентов.
Методические указания.
Если функция регрессии линейна, то говорят о линейной регрессии. Теоретическое линейное уравнение регрессии представляет собой линейную функцию вида
M(Y X xi ) 0 1xi ,
тогда наблюдаемое значение результативного признака определяется выражением
yi M(Y X xi ) i 0 1xi i , i 1,n
где xi – значение независимой переменной, 0 и – теоретические коэффициенты регрессии,
1
i — случайное отклонение.
По выборке ограниченного объема мы сможем построить эмпирическое уравнение рег-
рессии |
yˆi b0 b1xi , |
||
|
|||
где yˆi – оценка условного |
математического ожидания M(Y |
|
X xi); b0 и b1 – оценки |
|
|||
неизвестных параметров 0 |
и 1 , тогда |
||
yi b0 b1xi ei ,
где отклонение ei — оценка теоретического случайного отклонения i .
Используя МНК можно получить формулы для определения b0 и b1 :
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
xy x y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
b1 |
|
|
x |
n |
|
xi |
, |
x |
|
|
n |
xi |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
x2 |
x |
2 |
|
, где |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
y |
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
b y b x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
0 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример.
Изучается зависимость себестоимости единицы продукции (у, тыс. руб.), от величины выпуска продукции (x, тыс. шт.). Экономист обследовал n=5 предприятий и получил следующие результаты:
Номер |
x |
y |
1 |
2 |
1,9 |
2 |
3 |
1,7 |
3 |
4 |
1,8 |
4 |
5 |
1,6 |
5 |
6 |
1,4 |
Сумма |
20 |
8,4 |
Полагая, что между переменными имеет место линейная зависимость, определить эмпирическое уравнение регрессии.
Решение:
Воспользуемся формулой для определения оценок коэффициентов уравнения регрессии
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xy |
x y |
|
|||||||||||
b |
|
, |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
1 |
|
|
|
x2 |
|
|
2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
x |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y b1x. |
||||||||||||||
b0 |
|||||||||||||||
3
Имеем
x 2 3 4 5 6 4,
5
y 1,9 1,7 1,8 1,6 1,4 1,68, 5
xy 2 1,9 3 1,7 4 1,8 5 1,6 6 1,4 = 32,5 6,5,
55
x2 = 4 9 16 25 36 18.
5
Тогда
6,5 4 1,68
b1 18 42 0,11b0 1,68 0,11 4 2,12,
и эмпирическое уравнение регрессии будет иметь вид:
yˆ 2,12 0,11x.
Задачи
1. Фирма провела рекламную компанию. Через 10 недель фирма решила проанализировать эффективность этого вида рекламы, сопоставив недельные объемы продаж (y, тыс. руб) с расходами на рекламу (x, тыс. руб):
x |
5 |
8 |
6 |
5 |
3 |
9 |
12 |
4 |
3 |
10 |
y |
72 |
76 |
78 |
70 |
68 |
80 |
82 |
65 |
62 |
90 |
Полагая, что между переменными имеет место линейная зависимость, определить эмпирическое уравнение линейной регрессии.
2. Постройте уравнение регрессии между данными о темпах прироста численности занятых и производительности труда сначала по всей совокупности данных. Дайте экономическую интерпретацию.
Страна |
Занятость (прирост, %) |
Производительность |
|
|
(прирост, %) |
Австрия |
2 |
4,2 |
Бельгия |
1,5 |
3,9 |
Канада |
2,3 |
1,3 |
Дания |
2,5 |
3,2 |
Франция |
1,9 |
3,8 |
Италия |
4,4 |
4,2 |
Япония |
5,8 |
7,8 |
Нидерланды |
1,9 |
4,1 |
Норвегия |
0,5 |
4,4 |
ФРГ |
2,7 |
4,5 |
Великобритания |
0,6 |
2,8 |
США |
0,8 |
2,6 |
3. Для 13 клиентов спортивного магазина зафиксирована сумма покупки xt (в у.е.) и
время разговора с продавцом yt (в мин.):
xt |
40 |
50 |
60 |
80 |
100 |
110 |
120 |
130 |
150 |
160 |
180 |
200 |
310 |
yt |
14 |
14 |
17 |
19 |
17 |
20 |
24 |
22 |
25 |
24 |
18 |
20 |
26 |
4
Требуется: оценить с помощью МНК параметры линейного регрессионного уравнения, предположив, что переменная «длительность разговора с продавцом» объясняется переменной «величина покупки»; оценить с помощью методов МНК параметры линейного регрессионного уравнения, предположив, что переменная «величина покупки» объясняется переменной «длительность разговора с продавцом»; нарисовать диаграмму рассеяния величин (xt , yt ), обе
линии регрессии и объяснить, почему получаются различные уравнения регрессии.
4. Исследуется зависимость затрат на рекламу у от годового оборота х в некоторой отрасли. Для этого собрана информация по 20 случайно выбранным предприятиям этой
отрасли о годовом обороте xi и соответствующих расходах на рекламу yi . |
Из выборки |
||||||||||||
получены |
следующие |
данные: |
x |
17,3; |
y |
1,2; xi yi 944,3; xi2 9250; yi2 |
127,2. |
||||||
Предполагается, |
что |
зависимость |
yi |
от |
xi |
описывается |
уравнением: |
||||||
yi a bxi |
ui (i 1, 20). Требуется оценить параметры a и b с помощью МНК. |
|
|||||||||||
5. Исследователь |
считает, что |
|
|
y x u . |
Выведите |
формулу МНК |
для |
расчета |
|||||
определения оценки b регрессионного параметра .
6. Исследователь имеет ежегодные данные о временных рядах для совокупной заработной платы (W), совокупной прибыли (П) и совокупного дохода (Y) для страны за период в n лет. По определению Y W П . Используя МНК, получены уравнения регрессии:
Wˆ a |
0 |
a Y |
и Пˆ b |
bY . Покажите, что коэффициенты регрессии будут автоматически |
|
1 |
0 |
1 |
удовлетворять следующим уравнениям: a1 b1 1 и a0 b0 0.
1.2. Практическое занятие №2 (2 часа). Проверка качества эмпирического уравнения парной линейной регрессии.
Цель занятия: научиться проверять качество уравнения регрессии оцениванием значения коэффициента детерминации, проверять гипотезы относительно коэффициентов уравнения регрессии, строить интервальные оценки коэффициентов и доверительные интервалы для зависимой переменной.
Методические указания.
После определения оценок теоретических коэффициентов регрессии нужно решить еще некоторые важные задачи: насколько точно эмпирическое уравнение регрессии соответствует уравнению для всей генеральной совокупности, насколько близки оценки b0 и b1
коэффициентов к своим теоретическим прототипам 0 и , как близко оцененное значение
1
yˆi к условному математическому ожиданию M(Y X xi).
Доказано, что для получения по МНК наилучших результатов необходимо, чтобы выполнялся ряд предпосылок относительно случайного отклонения (предпосылки ГауссаМаркова):
1. Математическое ожидание случайного отклонения i равно нулю: M( i) 0 для всех
наблюдений. Данное условие означает, что случайное отклонение в среднем не оказывает влияния на зависимую переменную. В каждом конкретном наблюдении может быть ибо положительным, либо отрицательным, но он не должен иметь систематического
смещения. Выполнимость M( i) 0 влечет выполнимость M(Y |
X xi) 0 |
1xi |
|
2. Дисперсия случайных отклонений i |
постоянна: D( i ) D( j ) 2 |
для любых |
|
наблюдений i и j. Данное условие подразумевает, что несмотря на то, что при каждом конкретном наблюдении случайное отклонение может быть либо большим, либо меньшим, не должно быть некой причины, вызывающей большую ошибку (отклонение).
5