1. 一次多項式曲線(直線)預測模型
直線趨勢模型的表達式為
y∧t=a+bt
經計算可知,該模型的一階差分都為b,因此當時間序列的散點圖近似於一條直線,或時間序列各期數據的一階差分大致相等時,可用直線趨勢預測模型對時間序列進行預測.
直線趨勢模型相當於是以時間t作為解釋變量的一元線性回歸模型,因此估計模型中的係數a和b可用最小二乘法,這在第一節中已經討論過了,公式如下:
b=n∑ni=1tiyi-∑ni=1ti∑ni=1yin∑ni=1t2i-∑ni=1ti2,a=1n∑ni=1yi-b1n∑ni=1ti
實際中,為了計算方便,通常把時間原點取在時間序列期數的正中間,即當時間序列有n=2m+1個數據時,取tm=0,上述公式中ti依次為-m,-(m-1),…,-1,0,1,…,m-1,m;當有n=2m個數據時,ti依次為-(2m-1),-(2m-3),…,-1,1,…,2m-1,2m-3.這樣就有∑iti=0,上述公式就簡化為
b=∑ni=1tiyi∑ni=1t2i,a=1n∑ni=1yi
例6.5已知某地區1999—2007年生產總值的資料如表65所示,試預測該地區2011年的生產總值.
表65某地區1999—2007年生產總值統計表單位:億元
年份199920002001200220032004200520062007
生產總值505659646872778186
圖62某地區生產總值的散點圖(1999—2007)
解:該時間序列的散點圖近似呈一條直線,且各期數據的一階差分大致相等(見表66第三列),故建立直線趨勢模型:y∧t=a+bt.由表65,可知∑yi=613,∑t2i=60,∑yiti=263,從而
b=∑ni=1tiyi∑ni=1t2i=26360=4.38,a=1n∑ni=1yi=6139=68.11
所以y∧t=68.11+4.38t.將2011年對應的時間t=8代入趨勢模型,即可得到該地區2011年生產總值的預測值為y∧2011=68.11+4.38×8=103.15億元.
表66直線趨勢模型預測法計算表
年份生產總值yi一階差分Δyi時間tit2iyiti
199950—-416-200
2000566-39-168