Построение трендовых моделей и прогнозирование во времени

Для того, чтобы представить количественную модель, выражающую общую тенденцию изменения уровней динамического ряда во времени, используется аналитическое выравнивание ряда динамики. В этом случае фактические уровни заменяются уровнями, вычисленными на основе определенной кривой:

ŷ=f(t)

где: ŷ – уровни динамического ряда, вычисленные по соответствующему аналитическому уравнению

Определение расчетных (теоретических) уровней ŷi производится на основе адекватной математической модели, которая наилучшим образом отражает (аппроксимирует) основную тенденцию ряда динамики.

Выбор типа модели зависит от цели исследования и должен быть основан на теоретическом анализе, выявляющем характер развития явления, а также на графическом изображении ряда динамики.

Простейшими моделями, выражающими тенденцию развития, являются:

линейная функция – прямая

ŷ=,

где: – параметры уравнения;

t – время

показательная функция –

ŷ

степенная функция – парабола второго порядка

ŷ= .

При выборе вида кривой для выравнивания динамического ряда возможно использование метода конечных разностей, который заключается в следующем:

Если общая тенденция выражается линейным уравнением ŷ=, тогда получаем постоянные первые разности: ; нулевые вторые разности: и проверяются по всей совокупности в целом. Если тенденция выражается параболой второго порядка ŷ, то получим постоянные вторые разности, нулевые – третьи.

Расчет параметров функции обычно производится методом наименьших квадратов, в котором в качестве решения принимается точка минимума суммы квадратов отклонений между теоретическими и эмпирическими уровнями:

Σ(ŷi – yi)²→min

где: ŷi – выровненные(расчетные) уровни

- фактические уровни

Рассмотрим аналитическое выравнивание ряда динамики по прямой, т.е. аналитическое уравнение вида ŷ=. Система нормальных уравнений в данном случае имеет вид:

поиск упрощается, если отсчет времени производить так, чтобы сумма показателей времени изучаемого ряда динамики была равна нулю: =0. при нечетном числе уровней, уровень, находящийся на середине ряда, принимается за начало отсчета времени. Даты времени, стоящие выше этого уровня, обозначаются натуральными числами со знаком минус (-1; -2; -3 и т.д.), а ниже - со знаком плюс (+1; +2; +3; и т.д.).

Если число уровней динамического ряда четное, периоды времени верхней половины ряда (до середины) нумеруются -1; -3; -5 и т.д., а нижней +1; +3; +5 и т.д. при этих условиях =0 и система нормальных уравнение преобразуется следующим образом:

Если вторые разности примерно одинаковы, то для выравнивания может использоваться парабола второго порядка:

Система нормальных уравнений для нахождения параметров уравнения параболы имеет вид:

Для оценки изменения показателей во времени воспользуемся функцией Мастер диаграмм электронных таблиц Excel. Рассмотрим трендовые модели следующих показателей: протяженность внутренних водных путей, тыс. км; пассажирооборота, млрд. пассажиро-километров; грузооборота, млрд. т-км. Для оценки качества модели используем скорректированный коэффициент детерминации, чем больше величина показателя приближается к единице, тем лучше модель описывает эмпирические данные. Как следует из рисунка 3 для прогнозирования параметров линии тренда показателя протяженности внутренних водных путей подходит линейная модель вида y=5,32t+ 78,82(скорректированный коэффициент детерминации R² = 75%). Т.о. величина данного показателя в 2008 -2009 гг. будет равна:

yt=2008=5,32t + 78,82=5,32ּ6+78,82=110,74 тыс. км

yt=2009=5,32t + 78,82=5,32ּ7+78,82=116,06 тыс. км

Информация по теме:

Определение мощности привода
Разработка механизмов сводится к определению сил и затрат мощности при выполнении рабочих операций, подбору элементов привода механизмов, расчету отдельных узлов и деталей. Условия расчета такие же, что и при определении кинематических параметров и сил, действующих на дозатор. Схема к расчету приве ...

Приборы систем подачи топлива и выпуска отработавших газов
Топливный бак. На автомобиле может быть установлен один или несколько топливных баков, являющихся резервуарами для бензина. Объем топливного бака должен обеспечить пробег автомобиля без заправки, равный 300 — 600 км. Топливный бак состоит из двух сварных частей, отштампованных из освинцованной стал ...

Анализ условия труда
По мере усложнения системы “Человек-техника” все более ощутимо становится экономические и социальные потери от несоответствия условий труда и техники производства возможностям человека. Анализ условий труда на механосборочном участке, приводит к заключению о потенциальной опасности производства. Су ...