Вариант 1
Задание 1. Модель парной линейной регрессии.
Имеются данные о размере среднемесячных доходов в разных группах семей
Номер группы |
Среднедушевой денежный доход в месяц, руб., X |
Доля оплаты труда в структуре доходов семьи, %, Y |
1 |
79,8 |
64,2 |
2 |
152,1 |
66,1 |
3 |
199,3 |
69,0 |
4 |
240,8 |
70,6 |
5 |
282,4 |
72,4 |
6 |
301,8 |
74,3 |
7 |
385,3 |
76,0 |
8 |
457,8 |
77,1 |
9 |
577,4 |
78,4 |
Задания:
1. Рассчитать линейный коэффициент парной корреляции, оценить его статистическую значимость и построить для него доверительный интервал с уровнем значимости a =0,05. Сделать выводы
2. Построить линейное уравнение парной регрессии Y на X и оценить статистическую значимость параметров регрессии. Сделать рисунок.
3. Оценить качество уравнения регрессии при помощи коэффициента детерминации. Сделать выводы. Проверить качество уравнения регрессии при помощи F-критерия Фишера.
4. Выполнить прогноз доли оплаты труда структуре доходов семьи Y при прогнозном значении среднедушевого денежного дохода X, составляющем 111% от среднего уровня. Оценить точность прогноза, рассчитав ошибку прогноза и его доверительный интервал для уровня значимости a =0,05. Сделать выводы.
Решение: Построим поле корреляции зависимости доли оплаты труда в структуре доходов семьи от среднедушевого денежного дохода в месяц.
Точки на построенном графике размещаются вблизи кривой, напоминающей по форме Прямую, поэтому можно предположить, что между указанными величинами существует Линейная зависимость вида .
Для расчета линейного коэффициента парной корреляции и параметров линейной регрессии составим вспомогательную таблицу.
№ п/п |
X |
Y |
X×Y |
X2 |
Y2 |
1 |
79,8 |
64,2 |
5123,16 |
6368,04 |
4121,64 |
2 |
152,1 |
66,1 |
10053,81 |
23134,41 |
4369,21 |
3 |
199,3 |
69,0 |
13751,70 |
39720,49 |
4761,00 |
4 |
240,8 |
70,6 |
17000,48 |
57984,64 |
4984,36 |
5 |
282,4 |
72,4 |
20445,76 |
79749,76 |
5241,76 |
6 |
301,8 |
74,3 |
22423,74 |
91083,24 |
5520,49 |
7 |
385,3 |
76,0 |
29282,80 |
148456,09 |
5776,00 |
8 |
457,8 |
77,1 |
35296,38 |
209580,84 |
5944,41 |
9 |
577,4 |
78,4 |
45268,16 |
333390,76 |
6146,56 |
S |
2676,7 |
648,1 |
198645,99 |
989468,27 |
46865,43 |
Среднее |
297,41 |
72,01 |
22071,78 |
109940,92 |
5207,27 |
Вычислим коэффициент корреляции. Используем следующую формулу:
= 0,9568.
Можно сказать, что между рассматриваемыми признаками существует Прямая тесная Корреляционная связь.
Среднюю ошибку коэффициента корреляции определим по формуле:
= 0,032.
Найдем табличное значение TТабл по таблице распределения Стьюдента для
a = 0,05 и числе степеней свободы K = N – M – 1 = 9 – 1 – 1 = 7.
TТабл(0,05; 7) = 2,36.
Запишем доверительный интервал для коэффициента корреляции.
Доверительный интервал не включает число 0, поэтому при заданном уровне значимости коэффициент корреляции является статистически значимым.
Вычислим параметры уравнения регрессии.
= 0,03.
= 72,01 – 0,03×297,41 = 63,09.
Получим следующее уравнение: .
Для проверки статистической значимости (существенности) линейного коэффициента парной корреляции рассчитаем T-критерий Стьюдента по формуле:
= 23,04.
Фактическое значение по абсолютной величине больше табличного, что свидетельствует о значимости линейного коэффициента корреляции и существенности связи между рассматриваемыми признаками.
Проверим значимость оценок теоретических коэффициентов регрессии с помощью t-статистики Стьюдента и сделаем соответствующие выводы о значимости этих оценок.
Для определения статистической значимости коэффициентов A и B найдем T-статистики Стьюдента:
Рассчитаем по полученному уравнению теоретические значения. Составим вспомогательную таблицу.
№ п/п |
X |
Y |
|
|
|
1 |
79,8 |
64,2 |
65,48 |
1,6384 |
47354,1 |
2 |
152,1 |
66,1 |
67,65 |
2,4025 |
21115,0 |
3 |
199,3 |
69,0 |
69,07 |
0,0049 |
9625,6 |
4 |
240,8 |
70,6 |
70,31 |
0,0841 |
3204,7 |
5 |
282,4 |
72,4 |
71,56 |
0,7056 |
225,3 |
6 |
301,8 |
74,3 |
72,14 |
4,6656 |
19,3 |
7 |
385,3 |
76,0 |
74,65 |
1,8225 |
7724,7 |
8 |
457,8 |
77,1 |
76,82 |
0,0784 |
25725,0 |
9 |
577,4 |
78,4 |
80,41 |
4,0401 |
78394,4 |
S |
2676,7 |
648,1 |
648,09 |
15,4421 |
193388,1 |
Вычислим стандартные ошибки коэффициентов уравнения.
= 1,2.
= 0,003.
Вычислим T-статистики.
Сравнение расчетных и табличных величин критерия Стьюдента показывает, что и , т. е. оценки A и B теоретических коэффициентов регрессии статистически значимы.
Сделаем рисунок.
Рассчитаем коэффициент детерминации: = 0,95682= 0,915 = 91,5%.
Таким образом, вариация результата Y на 91,5% объясняется вариацией фактора X.
Оценку значимости уравнения регрессии проведем с помощью F-критерия Фишера:
= 75,81.
Найдем табличное значение Fтабл по таблице критических точек Фишера для
a = 0,05; K1 = M = 1 (число факторов), K2 = N – M – 1 = 9 – 1 – 1 = 7.
Fтабл(0,05; 1; 7) = 5,59.
Поскольку F > FТабл, уравнение регрессии с вероятностью 0,95 в целом Является статистически значимым.
Выполним прогноз доли оплаты труда структуре доходов семьи y при прогнозном значении среднедушевого денежного дохода x, составляющем 111% от среднего уровня.
XP = 297,41 × 1,11 = 330,1.
Вычислим прогнозное значение Yp с помощью уравнения регрессии.
» 73%.
Доверительный интервал прогноза имеет вид
(УP – Tкр×My, УP + Tкр×My),
Где , M = 2 – число параметров уравнения.
= 1,695 » 1,7.
Запишем доверительный интервал прогноза:
Þ
Данный прогноз является надежным, поскольку доверительный интервал не включает число 0, точность прогноза составляет 4.
Задание 2. Модель парной нелинейной регрессии.
По территориям Центрального района известны данные за 1995 г.
Район |
Прожиточный минимум в среднем на одного пенсионера в месяц, тыс. руб., X |
Средний размер назначенных ежемесячных пенсий, тыс. руб., Y |
Брянская обл. |
178 |
240 |
Владимирская обл. |
202 |
226 |
Ивановская обл. |
197 |
221 |
Калужская обл. |
201 |
226 |
Костромская обл. |
189 |
220 |
Орловская обл. |
166 |
232 |
Рязанская обл. |
199 |
215 |
Смоленская обл. |
180 |
220 |
Тверская обл. |
181 |
222 |
Тульская обл. |
186 |
231 |
Ярославская обл. |
250 |
229 |
Задания:
1. Построить поле корреляции и сформулируйте гипотезу о форме связи. Рассчитать параметры уравнений полулогарифмической () и степенной () парной регрессии. Сделать рисунки.
2. Дать с помощью среднего коэффициента эластичности сравнительную оценку силы связи фактора с результатом для каждой модели. Сделать выводы. Оценить качество уравнений регрессии с помощью средней ошибки аппроксимации и коэффициента детерминации. Сделать выводы.
3. По значениям рассчитанных характеристик выбрать лучшее уравнение регрессии. Дать экономический смысл коэффициентов выбранного уравнения регрессии
4. Рассчитать прогнозное значение результата, если прогнозное значение фактора увеличится на 10% от его среднего уровня. Определите доверительный интервал прогноза для уровня значимости a =0,05. Сделать выводы.
Решение: Решение: Для предварительного определения вида связи между указанными признаками построим поле корреляции. Для этого построим в системе координат точки, у которых первая координата X, а вторая – Y.
Получим следующий рисунок.
По внешнему виду диаграммы рассеяния трудно предположить, какая зависимость существует между указанными показателями.
Построение полулогарифмической модели регрессии.
Уравнение логарифмической кривой: .
Обозначим:
Получим линейное уравнение регрессии:
Y = A + B×X.
Произведем линеаризацию модели путем замены . В результате получим линейное уравнение .
Рассчитаем его параметры, используя данные таблицы.
№ п/п |
X |
Y |
X = ln(X) |
Xy |
X2 |
Y2 |
|
|
|
Ai |
1 |
178 |
240 |
5,1818 |
1243,63 |
26,85 |
57600 |
226,40 |
206,314 |
184,904 |
6,006 |
2 |
202 |
226 |
5,3083 |
1199,67 |
28,18 |
51076 |
225,17 |
0,132 |
0,694 |
0,370 |
3 |
197 |
221 |
5,2832 |
1167,59 |
27,91 |
48841 |
225,41 |
21,496 |
19,464 |
1,957 |
4 |
201 |
226 |
5,3033 |
1198,55 |
28,13 |
51076 |
225,22 |
0,132 |
0,615 |
0,348 |
5 |
189 |
220 |
5,2417 |
1153,18 |
27,48 |
48400 |
225,82 |
31,769 |
33,833 |
2,576 |
6 |
166 |
232 |
5,1120 |
1185,98 |
26,13 |
53824 |
227,08 |
40,496 |
24,172 |
2,165 |
7 |
199 |
215 |
5,2933 |
1138,06 |
28,02 |
46225 |
225,31 |
113,132 |
106,362 |
4,577 |
8 |
180 |
220 |
5,1930 |
1142,45 |
26,97 |
48400 |
226,29 |
31,769 |
39,601 |
2,781 |
9 |
181 |
222 |
5,1985 |
1154,07 |
27,02 |
49284 |
226,24 |
13,223 |
17,968 |
1,874 |
10 |
186 |
231 |
5,2257 |
1207,15 |
27,31 |
53361 |
225,97 |
28,769 |
25,273 |
2,225 |
11 |
250 |
229 |
5,5215 |
1264,41 |
30,49 |
52441 |
223,09 |
11,314 |
34,980 |
2,651 |
Итого |
2129 |
2482 |
57,862 |
13054,74 |
304,48 |
560528 |
2482,00 |
498,545 |
487,867 |
27,530 |
Среднее |
193,5 |
225,6 |
5,260 |
1186,79 |
27,68 |
50957,091 |
225,636 |
45,322 |
44,352 |
2,503 |
= -9,76.
= 225,6 – (-9,76)×5,26 = 276,99.
Уравнение модели имеет вид:
Определим индекс корреляции
Используя данные таблицы, получим:
.
Рассчитаем коэффициент детерминации: = 0,14642= 0,021 = 2,1%.
Вариация результата Y всего на 2,1% объясняется вариацией фактора X.
Сделаем рисунок.
Рассчитаем средний коэффициент эластичности по формуле:
= -0,04%.
Коэффициент эластичности показывает, что при среднем росте признака X на 1% признак Y снижается на 0,04%.
Вычислим среднюю ошибку аппроксимации. Используя данные расчетной таблицы, получаем:
= 2,5%.
Построение степенной модели парной регрессии.
Уравнение степенной модели имеет вид: .
Для построения этой модели необходимо произвести линеаризацию переменных. Для этого произведем логарифмирование обеих частей уравнения:
.
Произведем линеаризацию модели путем замены и . В результате получим линейное уравнение .
Рассчитаем его параметры, используя данные таблицы.
№ п/п |
X |
Y |
X = ln(X) |
Y = ln(Y) |
XY |
X2 |
Y2 |
|
|
|
|
Ai |
1 |
178 |
240 |
5,1818 |
5,4806 |
28,3995 |
26,851 |
30,037 |
226,3 |
206,3 |
188,391 |
241,661 |
6,07 |
2 |
202 |
226 |
5,3083 |
5,4205 |
28,7737 |
28,178 |
29,382 |
225,1 |
0,132 |
0,835 |
71,479 |
0,406 |
3 |
197 |
221 |
5,2832 |
5,3982 |
28,5196 |
27,912 |
29,140 |
225,3 |
21,496 |
18,671 |
11,934 |
1,918 |
4 |
201 |
226 |
5,3033 |
5,4205 |
28,7467 |
28,125 |
29,382 |
225,1 |
0,132 |
0,753 |
55,570 |
0,385 |
5 |
189 |
220 |
5,2417 |
5,3936 |
28,2720 |
27,476 |
29,091 |
225,7 |
31,769 |
32,607 |
20,661 |
2,530 |
6 |
166 |
232 |
5,1120 |
5,4467 |
27,8437 |
26,132 |
29,667 |
226,9 |
40,496 |
25,675 |
758,752 |
2,233 |
7 |
199 |
215 |
5,2933 |
5,3706 |
28,4284 |
28,019 |
28,844 |
225,2 |
113,132 |
104,576 |
29,752 |
4,540 |
8 |
180 |
220 |
5,1930 |
5,3936 |
28,0089 |
26,967 |
29,091 |
226,2 |
31,769 |
38,059 |
183,479 |
2,728 |
9 |
181 |
222 |
5,1985 |
5,4027 |
28,0858 |
27,024 |
29,189 |
226,1 |
13,223 |
16,950 |
157,388 |
1,821 |
10 |
186 |
231 |
5,2257 |
5,4424 |
28,4407 |
27,308 |
29,620 |
225,9 |
28,769 |
26,413 |
56,934 |
2,275 |
11 |
250 |
229 |
5,5215 |
5,4337 |
30,0021 |
30,487 |
29,525 |
223,1 |
11,314 |
34,846 |
3187,116 |
2,646 |
Итого |
2129 |
2482 |
57,862 |
59,603 |
313,521 |
304,479 |
322,969 |
2480,927 |
498,545 |
487,777 |
4774,727 |
27,548 |
Среднее |
193,5 |
225,6 |
5,260 |
5,418 |
28,502 |
27,680 |
29,361 |
225,539 |
45,322 |
44,343 |
434,066 |
2,504 |
С учетом введенных обозначений уравнение примет вид: Y = A + BX – линейное уравнение регрессии. Рассчитаем его параметры, используя данные таблицы.
= -0,042.
= 5,418 – 0,959×5,26 = 5,637.
Перейдем к исходным переменным X и Y, выполнив потенцирование данного уравнения.
A = eA = e5,637 = 280,76
Получим уравнение степенной модели регрессии: .
Определим индекс корреляции
Используя данные таблицы, получим:
.
Рассчитаем коэффициент детерминации: = 0,1472= 0,021 = 2,1%.
Вариация результата Y всего на 2,1% объясняется вариацией фактора X.
Сделаем рисунок.
Для степенной модели средний коэффициент эластичности равен коэффициенту B.
= -0,042%.
Коэффициент эластичности показывает, что при среднем росте признака X на 1% признак Y снижается на 0,042%.
Вычислим среднюю ошибку аппроксимации. Используя данные расчетной таблицы, получаем:
= 2,5%.
Сводная таблица вычислений
Параметры |
Модель |
|
Полулогарифмическая |
Степенная |
|
Уравнение связи |
|
|
Индекс корреляции |
0,1464 |
0,147 |
Коэффициент детерминации |
0,021 |
0,021 |
Средняя ошибка аппроксимации, % |
2,5 |
2,5 |
Для выявления формы связи между указанными признаками были построены полулогарифмическая и степенная модели регрессии. Анализ показателей корреляции, а также оценка качества моделей с использованием средней ошибки аппроксимации позволил предположить, что из перечисленных моделей более адекватной является степенная модель, поскольку для нее индекс корреляции принимает наибольшее значение R = 0,147, свидетельствующий о том, что между рассматриваемыми признаками наблюдается Слабая корреляционная связь.
Рассчитаем прогнозное значение результата по степенной модели регрессии, если прогнозируется увеличение значения фактора на 10% от среднего уровня.
Прогнозное значение составит:
= 193,5 × 1,1 = 212,9 тыс. р., тогда прогнозное значение Y составит:
= 224,6 тыс. р.
Определим доверительный интервал прогноза для уровня значимости a = 0,05.
Вычислим Среднюю стандартную ошибку прогноза По следующей формуле:
, где
Получаем: = 7,55.
Найдем предельную ошибку прогноза , где для доверительной вероятности 0,95 значение T составляет 1,96.
= 14,8.
Запишем доверительный интервал прогноза.
= 224,6 – 14,8 = 209,8 тыс. р.
= 224,6 + 14,8 = 239,4 тыс. р.
Таким образом, с вероятностью 0,95 можно утверждать, что прогнозное значение среднего размера назначенных ежемесячных пенсий будет находиться в пределах от 209,8 тыс. р. до 239,4 тыс. р.
Задание 3. Моделирование временных рядов
Имеются поквартальные данные по розничному товарообороту России в 1995-1999 гг.
Номер квартала |
Товарооборот % к предыдущему периоду |
Номер квартала |
Товарооборот % к предыдущему периоду |
1 |
100 |
11 |
98,8 |
2 |
93,9 |
12 |
101,9 |
3 |
96,5 |
13 |
113,1 |
4 |
101,8 |
14 |
98,4 |
5 |
107,8 |
15 |
97,3 |
6 |
96,3 |
16 |
112,1 |
7 |
95,7 |
17 |
97,6 |
8 |
98,2 |
18 |
93,7 |
9 |
104 |
19 |
114,3 |
10 |
99 |
20 |
108,4 |
Задания:
1. Построить график данного временного ряда. Охарактеризовать структуру этого ряда.
2. Рассчитать сезонную компоненты временного ряда и построить его Мультипликативную Модель.
3. Рассчитать трендовую компоненту временного ряда и построить его график
4. Оценить качество модели через показатели средней абсолютной ошибки и среднего относительного отклонения.
Решение: Пронумеруем указанные месяцы от 1 до 24 и построим график временного ряда.
Полученный график показывает, что а данном временном ряду присутствуют сезонные колебания.
Построим мультипликативную модель временного ряда.
Эта модель предполагает, что каждый уровень временного ряда может быть представлен как произведение трендовой (T), сезонной (S) и случайной (E) компонент.
Построение мультипликативной моделей сведем к расчету значений T, S и E для каждого уровня ряда.
Процесс построения модели включает в себя следующие шаги.
1) Выравнивание исходного ряда методом скользящей средней.
2) Расчет значений сезонной компоненты S.
3) Устранение сезонной компоненты из исходных уровней ряда и получение выровненных данных T×E.
4) Аналитическое выравнивание уровней T×E и расчет значений T с использованием полученного уравнения тренда.
5) Расчет полученных по модели значений T×E.
6) Расчет абсолютных и/или относительных ошибок.
Шаг 1. Проведем выравнивание исходных уровней ряда методом скользящей средней. Для этого:
1.1. Просуммируем уровни ряда последовательно за каждые четыре месяца со сдвигом на один момент времени и определим условные годовые уровни объема продаж (гр. 3 табл. 2.1).
1.2. Разделив полученные суммы на 4, найдем скользящие средние (гр. 4 табл. 2.1). Полученные таким образом выровненные значения уже не содержат сезонной компоненты.
1.3. Приведем эти значения в соответствие с фактическими моментами времени, для чего найдем средние значения из двух последовательных скользящих средних – центрированные скользящие средние (гр. 5 табл. 2.1).
Таблица 2.1
№ месяца, T |
Товарооборот, Yi |
Итого за четыре месяца |
Скользящая средняя за четыре месяца |
Центрированная скользящая средняя |
Оценка сезонной компоненты |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1 |
100,0 |
– |
– |
– |
– |
2 |
93,9 |
392 |
98 |
– |
– |
3 |
96,5 |
400 |
100 |
99 |
0,975 |
4 |
101,8 |
402 |
100,5 |
100,25 |
1,015 |
5 |
107,8 |
402 |
100,5 |
100,5 |
1,073 |
6 |
96,3 |
398 |
99,5 |
100 |
0,963 |
7 |
95,7 |
394 |
98,5 |
99 |
0,967 |
8 |
98,2 |
397 |
99,25 |
98,875 |
0,993 |
9 |
104,0 |
400 |
100 |
99,625 |
1,044 |
10 |
99,0 |
404 |
101 |
100,5 |
0,985 |
11 |
98,8 |
413 |
103,25 |
102,125 |
0,967 |
12 |
101,9 |
412 |
103 |
103,125 |
0,988 |
13 |
113,1 |
411 |
102,75 |
102,875 |
1,099 |
14 |
98,4 |
309 |
77,25 |
90 |
1,093 |
15 |
97,3 |
196 |
49 |
63,125 |
1,541 |
16 |
112,1 |
303 |
75,75 |
62,375 |
1,797 |
17 |
97,6 |
418 |
104,5 |
90,125 |
1,083 |
18 |
93,7 |
414 |
103,5 |
104 |
0,901 |
19 |
114,3 |
– |
– |
– |
– |
20 |
108,4 |
– |
– |
– |
– |
Шаг 2. Найдем оценки сезонной компоненты как частное от деления фактических уровней ряда на центрированные скользящие средние (гр. 6 табл. 2.1). Эти оценки используются для расчета сезонной компоненты S (табл. 2.2). Для этого найдем средние за каждый месяц оценки сезонной компоненты Si. Так же как и в аддитивной модели считается, что сезонные воздействия за период взаимопогашаются. В мультипликативной модели это выражается в том, что сумма значений сезонной компоненты по всем месяцам должна быть равна числу периодов в цикле. В нашем случае число периодов одного цикла равно 4.
Таблица 2.2
Показатели |
Год |
№ квартала, I |
|||
I |
II |
III |
IV |
||
1 |
– |
– |
0,975 |
1,015 |
|
2 |
1,073 |
0,963 |
0,967 |
0,993 |
|
3 |
1,044 |
0,985 |
0,967 |
0,988 |
|
4 |
1,099 |
1,093 |
1,541 |
1,797 |
|
5 |
1,083 |
0,901 |
– |
– |
|
Всего за I-й квартал |
4,299 |
3,942 |
4,45 |
4,793 |
|
Средняя оценка сезонной компоненты для I-го квартала, |
0,860 |
0,788 |
0,890 |
0,959 |
|
Скорректированная сезонная компонента, |
0,984 |
0,901 |
1,018 |
1,097 |
Имеем: 0,860 + 0,788 + 0,890 + 0,959 = 3,497.
Определяем корректирующий коэффициент: K = 4 : 3,497 = 1,144.
Скорректированные значения сезонной компоненты получаются при умножении ее средней оценки на корректирующий коэффициент K.
Проверяем условие: равенство 4 суммы значений сезонной компоненты:
0,984 + 0,901 + 1,018 + 1,097 = 4.
Шаг 3. Разделим каждый уровень исходного ряда на соответствующие значения сезонной компоненты. В результате получим величины (гр. 4 табл. 2.3), которые содержат только тенденцию и случайную компоненту.
Таблица 2.3
T |
Yt |
St |
|
T |
T×S |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
1 |
100,0 |
0,984 |
101,6 |
100,02 |
98,42 |
1,016 |
2 |
93,9 |
0,901 |
104,2 |
100,19 |
90,27 |
1,040 |
3 |
96,5 |
1,018 |
94,8 |
100,36 |
102,17 |
0,945 |
4 |
101,8 |
1,097 |
92,8 |
100,53 |
110,28 |
0,923 |
5 |
107,8 |
0,984 |
109,6 |
100,7 |
99,09 |
1,088 |
6 |
96,3 |
0,901 |
106,9 |
100,87 |
90,88 |
1,060 |
7 |
95,7 |
1,018 |
94,0 |
101,04 |
102,86 |
0,930 |
8 |
98,2 |
1,097 |
89,5 |
101,21 |
111,03 |
0,884 |
9 |
104,0 |
0,984 |
105,7 |
101,38 |
99,76 |
1,043 |
10 |
99,0 |
0,901 |
109,9 |
101,55 |
91,50 |
1,082 |
11 |
98,8 |
1,018 |
97,1 |
101,72 |
103,55 |
0,954 |
12 |
101,9 |
1,097 |
92,9 |
101,89 |
111,77 |
0,912 |
13 |
113,1 |
0,984 |
114,9 |
102,06 |
100,43 |
1,126 |
14 |
98,4 |
0,901 |
109,2 |
102,23 |
92,11 |
1,068 |
15 |
97,3 |
1,018 |
95,6 |
102,4 |
104,24 |
0,933 |
16 |
112,1 |
1,097 |
102,2 |
102,57 |
112,52 |
0,996 |
17 |
97,6 |
0,984 |
99,2 |
102,74 |
101,10 |
0,965 |
18 |
93,7 |
0,901 |
104,0 |
102,91 |
92,72 |
1,011 |
19 |
114,3 |
1,018 |
112,3 |
103,08 |
104,94 |
1,089 |
20 |
108,4 |
1,097 |
98,8 |
103,25 |
113,27 |
0,957 |
Среднее |
101,4 |
1,0011 |
Шаг 4. Определим компоненту T в мультипликативной модели. Для этого рассчитаем параметры линейного тренда, используя уровни T×E. Составим вспомогательную таблицу.
Таблица 2.4
T |
|
T2 |
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
1 |
101,6 |
1 |
101,6 |
2,5 |
1,58 |
2,0 |
|
2 |
104,2 |
4 |
208,4 |
13,2 |
3,87 |
56,3 |
|
3 |
94,8 |
9 |
284,4 |
32,1 |
5,88 |
24,0 |
|
4 |
92,8 |
16 |
371,2 |
71,9 |
8,33 |
0,2 |
|
5 |
109,6 |
25 |
548 |
75,9 |
8,08 |
41,0 |
|
6 |
106,9 |
36 |
641,4 |
29,4 |
5,63 |
26,0 |
|
7 |
94,0 |
49 |
658 |
51,3 |
7,48 |
32,5 |
|
8 |
89,5 |
64 |
716 |
164,6 |
13,07 |
10,2 |
|
9 |
105,7 |
81 |
951,3 |
18,0 |
4,08 |
6,8 |
|
10 |
109,9 |
100 |
1099 |
56,3 |
7,58 |
5,8 |
|
11 |
97,1 |
121 |
1068,1 |
22,6 |
4,81 |
6,8 |
|
12 |
92,9 |
144 |
1114,8 |
97,4 |
9,69 |
0,3 |
|
13 |
114,9 |
169 |
1493,7 |
160,5 |
11,20 |
136,9 |
|
14 |
109,2 |
196 |
1528,8 |
39,6 |
6,39 |
9,0 |
|
15 |
95,6 |
225 |
1434 |
48,2 |
7,13 |
16,8 |
|
20 |
102,2 |
400 |
2044 |
0,2 |
0,37 |
114,5 |
|
21 |
99,2 |
441 |
2083,2 |
12,3 |
3,59 |
14,4 |
|
22 |
104,0 |
484 |
2288 |
1,0 |
1,05 |
59,3 |
|
23 |
112,3 |
529 |
2582,9 |
87,6 |
8,19 |
166,4 |
|
24 |
98,8 |
576 |
2371,2 |
23,7 |
4,49 |
49,0 |
|
Сумма |
230 |
2035,2 |
3670 |
23588 |
1008,3 |
122,49 |
778,2 |
Среднее |
11,5 |
101,8 |
183,5 |
1179,4 |
50,4 |
6,12 |
38,91 |
Вычислим параметры уравнения тренда.
= 0,17.
= 99,85.
В результате получим уравнение тренда:
T = 99,85 + 0,17×T.
Подставляя в это уравнение значения T = 1,2,…,16, найдем уровни T для каждого момента времени (гр. 5 табл. 2.3).
Шаг 5. Найдем уровни ряда, умножив значения T на соответствующие значения сезонной компоненты (гр. 6 табл. 2.3). На одном графике откладываем фактические значения уровней временного ряда и теоретические, полученные по мультипликативной модели.
Расчет ошибки в мультипликативной модели произведем по формуле:
Средняя абсолютная ошибка составила 1,0011 (см. гр. 7 табл. 2.3).
Рассчитаем сумму квадратов абсолютных ошибок .
Используя 5-й столбец таблицы 2.4, получим:
= 7,099.
Рассчитаем среднюю относительную ошибку: .
Используя 6-й столбец таблицы 2.4, получим, что средняя относительная ошибка составила 6,12%, т. е. построенная модель достаточно точно описывает динамику данного явления.
< Предыдущая | Следующая > |
---|
Важным этапом прогнозирования
социально-экономических явлений
является оценка точности и надежности
прогнозов.
Эмпирической мерой точности прогноза,
служит величина его ошибки, которая
определяется как разность между
прогнозными ()
и фактическими (уt)
значениями исследуемого показателя.
Данный подход возможен только в двух
случаях:
а) период упреждения известен, уже
закончился и исследователь располагает
необходимыми фактическими значениями
прогнозируемого показателя;
б) строится ретроспективный прогноз,
то есть рассчитываются прогнозные
значения показателя для периода времени
за который уже имеются фактические
значения. Это делается с целью проверки
разработанной методики прогнозирования.
В данном случае вся имеющаяся информация
делится на две части в соотношении 2/3
к 1/3. Одна часть информации (первые 2/3
от исходного временного ряда) служит
для оценивания параметров модели
прогноза. Вторая часть информации
(последняя 1/3 части исходного ряда)
служит для реализации оценок прогноза.
Полученные, таким образом, ретроспективно
ошибки прогноза в некоторой степени
характеризуют точность предлагаемой
и реализуемой методики прогнозирования.
Однако величина ошибки ретроспективного
прогноза не может в полной мере и
окончательно характеризовать используемый
метод прогнозирования, так как она
рассчитана только для 2/3 имеющихся
данных, а не по всему временному ряду.
В случае если, ретроспективное
прогнозирование осуществлять по связным
и многомерным динамическим рядам, то
точность прогноза, соответственно,
будет зависеть от точности определения
значений факторных признаков, включенных
в многофакторную динамическую модель,
на всем периоде упреждения. При этом,
возможны следующие подходы к
прогнозированию по связным временным
рядам: можно использовать как фактические,
так и прогнозные значения признаков.
Все показатели оценки точности
статистических прогнозов условно можно
разделить на три группы:
-
аналитические;
-
сравнительные;
-
качественные.
Аналитические показатели точности
прогноза позволяют количественно
определить величину ошибки прогноза.
К ним относятся следующие показатели
точности прогноза:
Абсолютная ошибка прогноза (D*)
определяется как разность между
эмпирическим и прогнозным значениями
признака и вычисляется по формуле:
, (16.1)
где уt– фактическое
значение признака;
—
прогнозное значение признака.
Относительная ошибка прогноза (d*отн)
может быть определена как отношение
абсолютной ошибки прогноза (D*):
-
к
фактическому значению признака (уt):
(16.2)
— к прогнозному
значению признака ()
(16.3)
Абсолютная и относительная ошибки
прогноза являются оценкой проверки
точности единичного прогноза, что
снижает их значимость в оценке точности
всей прогнозной модели, так как на
изучаемое социально-экономическое
явление подвержено влиянию различных
факторов внешнего и внутреннего
свойства. Единично удовлетворительный
прогноз может быть получен и на базе
реализации слабо обусловленной и
недостаточно адекватной прогнозной
модели и наоборот – можно получить
большую ошибку прогноза по достаточно
хорошо аппроксимирующей модели.
Поэтому на практике иногда определяют
не ошибку прогноза, а некоторый
коэффициент качества прогноза (Кк),
который показывает соотношение между
числом совпавших (с) и общим числом
совпавших (с) и несовпавших (н) прогнозов
и определяется по формуле:
(16.4)
Значение Кк= 1 означает, что имеет
место полное совпадение значений
прогнозных и фактических значений и
модель на 100% описывает изучаемое
явление. Данный показатель оценивает
удовлетворительный вес совпавших
прогнозных значений в целом по временному
ряду и изменяющегося в пределах от 0 до
1.
Следовательно, оценку точности получаемых
прогнозных моделей целесообразно
проводить по совокупности сопоставлений
прогнозных и фактических значений
изучаемых признаков.
Средним показателем точности прогноза
является средняя абсолютная ошибка
прогноза (),
которая определяется как средняя
арифметическая простая из абсолютных
ошибок прогноза по формуле вида:
, (16.5)
де n– длина временного
ряда.
Средняя абсолютная ошибка прогноза
показывает обобщенную характеристику
степени отклонения фактических и
прогнозных значений признака и имеет
ту же размерность, что и размерность
изучаемого признака.
Для оценки точности прогноза используется
средняя квадратическая ошибка прогноза,
определяемая по формуле:
(16.6)
Размерность средней квадратической
ошибки прогноза также соответствует
размерности изучаемого признака. Между
средней абсолютной и средней квадратической
ошибками прогноза существует следующее
примерное соотношение:
(16.7)
Недостатками средней абсолютной и
средней квадратической ошибками
прогноза является их существенная
зависимость от масштаба измерения
уровней изучаемых социально-экономических
явлений.
Поэтому на практике в качестве
характеристики точности прогноза
определяют среднюю ошибку аппроксимации,
которая выражается в процентах
относительно фактических значений
признака, и определяется по формуле
вида:
(16.8)
Данный показатель является относительным
показателем точности прогноза и не
отражает размерность изучаемых
признаков, выражается в процентах и на
практике используется для сравнения
точности прогнозов полученных как по
различным моделям, так и по различным
объектам. Интерпретация оценки точности
прогноза на основе данного показателя
представлена в следующей таблице:
-
,%
Интерпретация
точности< 10
10 – 20
20 – 50
> 50
Высокая
Хорошая
Удовлетворительная
Не удовлетворительная
В качестве сравнительного показателя
точности прогноза используется
коэффициент корреляции между прогнозными
и фактическими значениями признака,
который определяется по формуле:
, (16.9)
где
—
средний уровень ряда динамики прогнозных
оценок.
Используя данный коэффициент в оценке
точности прогноза следует помнить, что
коэффициент парной корреляции в силу
своей сущности отражает линейное
соотношение коррелируемых величин и
характеризует лишь взаимосвязь между
временным рядом фактических значений
и рядом прогнозных значений признаков.
И даже если коэффициент корреляции R= 1, то это еще не предполагает полного
совпадения фактических и прогнозных
оценок, а свидетельствует лишь о наличии
линейной зависимости между временными
рядами прогнозных и фактических значений
признака.
Одним из показателей оценки точности
статистических прогнозов является
коэффициент несоответствия (КН), который
был предложен Г. Тейлом и может
рассчитываться в различных модификациях:
-
Коэффициент несоответствия (КН1),
определяемый как отношение средней
квадратической ошибки к квадрату
фактических значений признака:
(16.10)
КН = о, если
,
то есть полное совпадение фактических
и прогнозных значений признака.
КН = 1, если при прогнозировании получают
среднюю квадратическую ошибку адекватную
по величине ошибке, полученной одним
из простейших методов экстраполяции
неизменности абсолютных цепных
приростов.
КН > 1, когда прогноз дает худшие
результаты, чем предположение о
неизменности исследуемого явления.
Верхней границы коэффициент несоответствия
не имеет.
2.Коэффициент несоответствия КН2определяется как отношение средней
квадратической ошибки прогноза к сумме
квадратов
отклонений
фактических значений признака от
среднего уровня исходного временного
ряда за весь рассматриваемый период:
, (16.11)
где — средний уровень исходного ряда
динамики.
Если КН > 1, то прогноз на уровне среднего
значения признака дал бы лучший
результат, чем имеющийся прогноз.
3.Коэффициент несоответствия (КН3),
определяемый как отношение средней
квадратической ошибке прогноза к сумме
квадратов отклонений фактических
значений признака от теоретических,
выравненных по уравнению тренда:
, (16.12)
где — теоретические уровни временного ряда,
полученные по
модели тренда.
Если КН > 1, то прогноз методом
экстраполяции тренда дает хороший
результат.
Ошибка прогнозирования: виды, формулы, примеры
Ошибка прогнозирования — это такая величина, которая показывает, как сильно прогнозное значение отклонилось от фактического. Она используется для расчета точности прогнозирования, что в свою очередь помогает нам оценивать как точно и корректно мы сформировали прогноз. В данной статье я расскажу про основные процентные «ошибки прогнозирования» с кратким описанием и формулой для расчета. А в конце статьи я приведу общий пример расчётов в Excel. Напомню, что в своих расчетах я в основном использую ошибку WAPE или MAD-Mean Ratio, о которой подробно я рассказал в статье про точность прогнозирования, здесь она также будет упомянута.
В каждой формуле буквой Ф обозначено фактическое значение, а буквой П — прогнозное. Каждая ошибка прогнозирования (кроме последней!), может использоваться для нахождения общей точности прогнозирования некоторого списка позиций, по типу того, что изображен ниже (либо для любого другого подобной детализации):
Алгоритм для нахождения любой из ошибок прогнозирования для такого списка примерно одинаковый: сначала находим ошибку прогнозирования по одной позиции, а затем рассчитываем общую. Итак, основные ошибки прогнозирования!
MPE — Mean Percent Error
MPE — средняя процентная ошибка прогнозирования. Основная проблема данной ошибки заключается в том, что в нестабильном числовом ряду с большими выбросами любое незначительное колебание факта или прогноза может значительно поменять показатель ошибки и, как следствие, точности прогнозирования. Помимо этого, ошибка является несимметричной: одинаковые отклонения в плюс и в минус по-разному влияют на показатель ошибки.
- Для каждой позиции рассчитывается ошибка прогноза (из факта вычитается прогноз) — Error
- Для каждой позиции рассчитывается процентная ошибка прогноза (ошибка прогноза делится на фактический показатель) — Percent Error
- Находится среднее арифметическое всех процентных ошибок прогноза (процентные ошибки суммируются и делятся на количество) — Mean Percent Error
MAPE — Mean Absolute Percent Error
MAPE — средняя абсолютная процентная ошибка прогнозирования. Основная проблема данной ошибки такая же, как и у MPE — нестабильность.
- Для каждой позиции рассчитывается абсолютная ошибка прогноза (прогноз вычитается из факта по модулю) — Absolute Error
- Для каждой позиции рассчитывается абсолютная процентная ошибка прогноза (абсолютная ошибка прогноза делится на фактический показатель) — Absolute Percent Error
- Находится среднее арифметическое всех абсолютных процентных ошибок прогноза (абсолютные процентные ошибки суммируются и делятся на количество) — Mean Absolute Percent Error
Вместо среднего арифметического всех абсолютных процентных ошибок прогноза можно использовать медиану числового ряда (MdAPE — Median Absolute Percent Error), она наиболее устойчива к выбросам.
WMAPE / MAD-Mean Ratio / WAPE — Weighted Absolute Percent Error
WAPE — взвешенная абсолютная процентная ошибка прогнозирования. Одна из «лучших ошибок» для расчета точности прогнозирования. Часто называется как MAD-Mean Ratio, то есть отношение MAD (Mean Absolute Deviation — среднее абсолютное отклонение/ошибка) к Mean (среднее арифметическое). После упрощения дроби получается искомая формула WAPE, которая очень проста в понимании:
- Для каждой позиции рассчитывается абсолютная ошибка прогноза (прогноз вычитается из факта, по модулю) — Absolute Error
- Находится сумма всех фактов по всем позициям (общий фактический объем)
- Сумма всех абсолютных ошибок делится на сумму всех фактов — WAPE
Данная ошибка прогнозирования является симметричной и наименее чувствительна к искажениям числового ряда.
Рекомендуется к использованию при расчете точности прогнозирования. Более подробно читать здесь.
RMSE (as %) / nRMSE — Root Mean Square Error
RMSE — среднеквадратичная ошибка прогнозирования. Примерно такая же проблема, как и в MPE и MAPE: так как каждое отклонение возводится в квадрат, любое небольшое отклонение может значительно повлиять на показатель ошибки. Стоит отметить, что существует также ошибка MSE, из которой RMSE как раз и получается путем извлечения корня. Но так как MSE дает расчетные единицы измерения в квадрате, то использовать данную ошибку будет немного неправильно.
- Для каждой позиции рассчитывается квадрат отклонений (разница между фактом и прогнозом, возведенная в квадрат) — Square Error
- Затем рассчитывается среднее арифметическое (сумма квадратов отклонений, деленное на количество) — MSE — Mean Square Error
- Извлекаем корень из полученного результат — RMSE
- Для перевода в процентную или в «нормализованную» среднеквадратичную ошибку необходимо:
- Разделить на разницу между максимальным и минимальным значением показателей
- Разделить на разницу между третьим и первым квартилем значений показателей
- Разделить на среднее арифметическое значений показателей (наиболее часто встречающийся вариант)
MASE — Mean Absolute Scaled Error
MASE — средняя абсолютная масштабированная ошибка прогнозирования. Согласно Википедии, является очень хорошим вариантом для расчета точности, так как сама ошибка не зависит от масштабов данных и является симметричной: то есть положительные и отрицательные отклонения от факта рассматриваются в равной степени.
Важно! Если предыдущие ошибки прогнозирования мы могли использовать для нахождения точности прогнозирования некого списка номенклатур, где каждой из которых соответствует фактическое и прогнозное значение (как было в примере в начале статьи), то данная ошибка для этого не предназначена: MASE используется для расчета точности прогнозирования одной единственной позиции, основываясь на предыдущих показателях факта и прогноза, и чем больше этих показателей, тем более точно мы сможем рассчитать показатель точности. Вероятно, из-за этого ошибка не получила широкого распространения.
Здесь данная формула представлена исключительно для ознакомления и не рекомендуется к использованию.
Суть формулы заключается в нахождении среднего арифметического всех масштабированных ошибок, что при упрощении даст нам следующую конечную формулу:
Также, хочу отметить, что существует ошибка RMMSE (Root Mean Square Scaled Error — Среднеквадратичная масштабированная ошибка), которая примерно похожа на MASE, с теми же преимуществами и недостатками.
Это основные ошибки прогнозирования, которые могут использоваться для расчета точности прогнозирования. Но не все! Их очень много и, возможно, чуть позже я добавлю еще немного информации о некоторых из них. А примеры расчетов уже описанных ошибок прогнозирования будут выложены через некоторое время, пока что я подготавливаю пример, ожидайте.
Об авторе
HeinzBr
Автор статей и создатель сайта SHTEM.RU
From Wikipedia, the free encyclopedia
In statistics the mean squared prediction error (MSPE), also known as mean squared error of the predictions, of a smoothing, curve fitting, or regression procedure is the expected value of the squared prediction errors (PE), the square difference between the fitted values implied by the predictive function and the values of the (unobservable) true value g. It is an inverse measure of the explanatory power of and can be used in the process of cross-validation of an estimated model.
Knowledge of g would be required in order to calculate the MSPE exactly; in practice, MSPE is estimated.[1]
Formulation[edit]
If the smoothing or fitting procedure has projection matrix (i.e., hat matrix) L, which maps the observed values vector to predicted values vector then PE and MSPE are formulated as:
The MSPE can be decomposed into two terms: the squared bias (mean error) of the fitted values and the variance of the fitted values:
The quantity SSPE=nMSPE is called sum squared prediction error.
The root mean squared prediction error is the square root of MSPE: RMSPE=√MSPE.
Computation of MSPE over out-of-sample data[edit]
The mean squared prediction error can be computed exactly in two contexts. First, with a data sample of length n, the data analyst may run the regression over only q of the data points (with q < n), holding back the other n – q data points with the specific purpose of using them to compute the estimated model’s MSPE out of sample (i.e., not using data that were used in the model estimation process). Since the regression process is tailored to the q in-sample points, normally the in-sample MSPE will be smaller than the out-of-sample one computed over the n – q held-back points. If the increase in the MSPE out of sample compared to in sample is relatively slight, that results in the model being viewed favorably. And if two models are to be compared, the one with the lower MSPE over the n – q out-of-sample data points is viewed more favorably, regardless of the models’ relative in-sample performances. The out-of-sample MSPE in this context is exact for the out-of-sample data points that it was computed over, but is merely an estimate of the model’s MSPE for the mostly unobserved population from which the data were drawn.
Second, as time goes on more data may become available to the data analyst, and then the MSPE can be computed over these new data.
Estimation of MSPE over the population[edit]
When the model has been estimated over all available data with none held back, the MSPE of the model over the entire population of mostly unobserved data can be estimated as follows.
For the model where , one may write
Using in-sample data values, the first term on the right side is equivalent to
Thus,
If is known or well-estimated by , it becomes possible to estimate MSPE by
Colin Mallows advocated this method in the construction of his model selection statistic Cp, which is a normalized version of the estimated MSPE:
where p the number of estimated parameters p and is computed from the version of the model that includes all possible regressors.
That concludes this proof.
See also[edit]
- Akaike information criterion
- Bias-variance tradeoff
- Mean squared error
- Errors and residuals in statistics
- Law of total variance
- Mallows’s Cp
- Model selection
References[edit]
- ^ Pindyck, Robert S.; Rubinfeld, Daniel L. (1991). «Forecasting with Time-Series Models». Econometric Models & Economic Forecasts (3rd ed.). New York: McGraw-Hill. pp. 516–535. ISBN 0-07-050098-3.
Перевод
Ссылка на автора
Показатели эффективности прогнозирования по временным рядам дают сводку об умениях и возможностях модели прогноза, которая сделала прогнозы.
Есть много разных показателей производительности на выбор. Может быть непонятно, какую меру использовать и как интерпретировать результаты.
В этом руководстве вы узнаете показатели производительности для оценки прогнозов временных рядов с помощью Python.
Временные ряды, как правило, фокусируются на прогнозировании реальных значений, называемых проблемами регрессии. Поэтому показатели эффективности в этом руководстве будут сосредоточены на методах оценки реальных прогнозов.
После завершения этого урока вы узнаете:
- Основные показатели выполнения прогноза, включая остаточную ошибку прогноза и смещение прогноза.
- Вычисления ошибок прогноза временного ряда, которые имеют те же единицы, что и ожидаемые результаты, такие как средняя абсолютная ошибка.
- Широко используются вычисления ошибок, которые наказывают большие ошибки, такие как среднеквадратическая ошибка и среднеквадратичная ошибка.
Давайте начнем.
Ошибка прогноза (или остаточная ошибка прогноза)
ошибка прогноза рассчитывается как ожидаемое значение минус прогнозируемое значение.
Это называется остаточной ошибкой прогноза.
forecast_error = expected_value - predicted_value
Ошибка прогноза может быть рассчитана для каждого прогноза, предоставляя временной ряд ошибок прогноза.
В приведенном ниже примере показано, как можно рассчитать ошибку прогноза для серии из 5 прогнозов по сравнению с 5 ожидаемыми значениями. Пример был придуман для демонстрационных целей.
expected = [0.0, 0.5, 0.0, 0.5, 0.0]
predictions = [0.2, 0.4, 0.1, 0.6, 0.2]
forecast_errors = [expected[i]-predictions[i] for i in range(len(expected))]
print('Forecast Errors: %s' % forecast_errors)
При выполнении примера вычисляется ошибка прогноза для каждого из 5 прогнозов. Список ошибок прогноза затем печатается.
Forecast Errors: [-0.2, 0.09999999999999998, -0.1, -0.09999999999999998, -0.2]
Единицы ошибки прогноза совпадают с единицами прогноза. Ошибка прогноза, равная нулю, означает отсутствие ошибки или совершенный навык для этого прогноза.
Средняя ошибка прогноза (или ошибка прогноза)
Средняя ошибка прогноза рассчитывается как среднее значение ошибки прогноза.
mean_forecast_error = mean(forecast_error)
Ошибки прогноза могут быть положительными и отрицательными. Это означает, что при вычислении среднего из этих значений идеальная средняя ошибка прогноза будет равна нулю.
Среднее значение ошибки прогноза, отличное от нуля, указывает на склонность модели к превышению прогноза (положительная ошибка) или занижению прогноза (отрицательная ошибка). Таким образом, средняя ошибка прогноза также называется прогноз смещения,
Ошибка прогноза может быть рассчитана непосредственно как среднее значение прогноза. В приведенном ниже примере показано, как среднее значение ошибок прогноза может быть рассчитано вручную.
expected = [0.0, 0.5, 0.0, 0.5, 0.0]
predictions = [0.2, 0.4, 0.1, 0.6, 0.2]
forecast_errors = [expected[i]-predictions[i] for i in range(len(expected))]
bias = sum(forecast_errors) * 1.0/len(expected)
print('Bias: %f' % bias)
При выполнении примера выводится средняя ошибка прогноза, также известная как смещение прогноза.
Bias: -0.100000
Единицы смещения прогноза совпадают с единицами прогнозов. Прогнозируемое смещение нуля или очень маленькое число около нуля показывает несмещенную модель.
Средняя абсолютная ошибка
средняя абсолютная ошибка или MAE, рассчитывается как среднее значение ошибок прогноза, где все значения прогноза вынуждены быть положительными.
Заставить ценности быть положительными называется сделать их абсолютными. Это обозначено абсолютной функциейабс ()или математически показано как два символа канала вокруг значения:| Значение |,
mean_absolute_error = mean( abs(forecast_error) )
кудаабс ()делает ценности позитивными,forecast_errorодна или последовательность ошибок прогноза, иимею в виду()рассчитывает среднее значение.
Мы можем использовать mean_absolute_error () функция из библиотеки scikit-learn для вычисления средней абсолютной ошибки для списка прогнозов. Пример ниже демонстрирует эту функцию.
from sklearn.metrics import mean_absolute_error
expected = [0.0, 0.5, 0.0, 0.5, 0.0]
predictions = [0.2, 0.4, 0.1, 0.6, 0.2]
mae = mean_absolute_error(expected, predictions)
print('MAE: %f' % mae)
При выполнении примера вычисляется и выводится средняя абсолютная ошибка для списка из 5 ожидаемых и прогнозируемых значений.
MAE: 0.140000
Эти значения ошибок приведены в исходных единицах прогнозируемых значений. Средняя абсолютная ошибка, равная нулю, означает отсутствие ошибки.
Средняя квадратическая ошибка
средняя квадратическая ошибка или MSE, рассчитывается как среднее значение квадратов ошибок прогноза. Возведение в квадрат значений ошибки прогноза заставляет их быть положительными; это также приводит к большему количеству ошибок.
Квадратные ошибки прогноза с очень большими или выбросами возводятся в квадрат, что, в свою очередь, приводит к вытягиванию среднего значения квадратов ошибок прогноза, что приводит к увеличению среднего квадрата ошибки. По сути, оценка дает худшую производительность тем моделям, которые делают большие неверные прогнозы.
mean_squared_error = mean(forecast_error^2)
Мы можем использовать mean_squared_error () функция из scikit-learn для вычисления среднеквадратичной ошибки для списка прогнозов. Пример ниже демонстрирует эту функцию.
from sklearn.metrics import mean_squared_error
expected = [0.0, 0.5, 0.0, 0.5, 0.0]
predictions = [0.2, 0.4, 0.1, 0.6, 0.2]
mse = mean_squared_error(expected, predictions)
print('MSE: %f' % mse)
При выполнении примера вычисляется и выводится среднеквадратическая ошибка для списка ожидаемых и прогнозируемых значений.
MSE: 0.022000
Значения ошибок приведены в квадратах от предсказанных значений. Среднеквадратичная ошибка, равная нулю, указывает на совершенное умение или на отсутствие ошибки.
Среднеквадратическая ошибка
Средняя квадратичная ошибка, описанная выше, выражается в квадратах единиц прогнозов.
Его можно преобразовать обратно в исходные единицы прогнозов, взяв квадратный корень из среднего квадрата ошибки Это называется среднеквадратичная ошибка или RMSE.
rmse = sqrt(mean_squared_error)
Это можно рассчитать с помощьюSQRT ()математическая функция среднего квадрата ошибки, рассчитанная с использованиемmean_squared_error ()функция scikit-learn.
from sklearn.metrics import mean_squared_error
from math import sqrt
expected = [0.0, 0.5, 0.0, 0.5, 0.0]
predictions = [0.2, 0.4, 0.1, 0.6, 0.2]
mse = mean_squared_error(expected, predictions)
rmse = sqrt(mse)
print('RMSE: %f' % rmse)
При выполнении примера вычисляется среднеквадратичная ошибка.
RMSE: 0.148324
Значения ошибок RMES приведены в тех же единицах, что и прогнозы. Как и в случае среднеквадратичной ошибки, среднеквадратическое отклонение, равное нулю, означает отсутствие ошибки.
Дальнейшее чтение
Ниже приведены некоторые ссылки для дальнейшего изучения показателей ошибки прогноза временных рядов.
- Раздел 3.3 Измерение прогнозирующей точности, Практическое прогнозирование временных рядов с помощью R: практическое руководство,
- Раздел 2.5 Оценка точности прогноза, Прогнозирование: принципы и практика
- scikit-Learn Metrics API
- Раздел 3.3.4. Метрики регрессии, scikit-learn API Guide
Резюме
В этом руководстве вы обнаружили набор из 5 стандартных показателей производительности временных рядов в Python.
В частности, вы узнали:
- Как рассчитать остаточную ошибку прогноза и как оценить смещение в списке прогнозов.
- Как рассчитать среднюю абсолютную ошибку прогноза, чтобы описать ошибку в тех же единицах, что и прогнозы.
- Как рассчитать широко используемые среднеквадратические ошибки и среднеквадратичные ошибки для прогнозов.
Есть ли у вас какие-либо вопросы о показателях эффективности прогнозирования временных рядов или об этом руководстве?
Задайте свои вопросы в комментариях ниже, и я сделаю все возможное, чтобы ответить.