chow breakpoint/forecast test

本文探讨了Chow断点检验的应用及其在实际操作中的局限性,特别是在寻找确切断点方面存在的挑战。通过案例分析,展示了如何利用Chow检验判断模型参数是否发生变化,并讨论了在不同断点下检验结果的差异。

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chow's breakpoint检验
零假设是:两个子样本拟合的方程无显著差异。有差异则说明关系中结构发生改变
demo中
Chow Breakpoint Test: 1977Q1

F-statistic 2.95511837136742 Prob. F(3,174) 0.0339915698953355
Log likelihood ratio 8.94507926849178 Prob. Chi-Square(3) 0.0300300700620291

p值<0.05,可拒绝0假设,即认为各个因素的影响强弱发生了改变。
问题是如何才能准确的找到这个或这几个断点?目前的方法是找残差扩大超出边线的那个点,但这是不准确的,在demo中1975Q2的残差超出,但是chow's breakpoint检验的两个p值都接近0.2,1976Q3开始两个p值才小于0.05,并且有逐渐减小之势。
chow's forecast检验
用断点隔断样本,用之前的样本建立回归模型,然后用这个模型对后一段进行预测,检验这个模型对后续样本的拟合程度。
0假设是:模型与后段样本无显著差异
demo中的1976Q4作为break point,得到两个p值为0,即认为两段样本的系数应该是不同的。
结果
[code]
Chow Forecast Test: Forecast from 1976Q4 to 1996Q4

F-statistic 58.75106 Prob. F(81,96) 0.000000
Log likelihood ratio 706.2089 Prob. Chi-Square(81) 0.000000


Test Equation:
Dependent Variable: M1
Method: Least Squares
Date: 12/28/07 Time: 14:49
Sample: 1952Q1 1976Q3
Included observations: 99

Variable Coefficient Std. Error t-Statistic Prob.

C 79.48708 9.548572 8.324499 0.0000
PR -61.77553 67.08647 -0.920834 0.3594
GDP 0.640974 0.043420 14.76210 0.0000

R-squared 0.993132 Mean dependent var 191.2278
Adjusted R-squared 0.992989 S.D. dependent var 61.36912
S.E. of regression 5.138545 Akaike info criterion 6.141251
Sum squared resid 2534.846 Schwarz criterion 6.219891
Log likelihood -300.9919 F-statistic 6941.009
Durbin-Watson stat 0.377960 Prob(F-statistic) 0.000000


[/code]
但是其中PR的系数的p值为0.3594,说明PR系数估计有问题,在这种情况下,chow's forecast test还有效吗?
将breakpoint调整到1975Q1,PR的p值减小到0.0471,这时候可以认为PR系数有效,但是chow's breakpoint test的两个p值已经>0.2。 两个检验无法兼得。
对断点的寻找完全靠人工,有些不太妥当
在经济学和统计学领域,Chow检验是一种用于检测结构变化的方法。它主要用于验证两个或多个线性回归模型之间是否存在显著差异。具体而言,Chow检验的原假设是指样本数据可以被统一描述为单一的回归方程,即不存在结构性断裂点。 当应用 Chow 检验时,其核心目标是比较分组后的回归系数是否一致。如果接受该检验的原假设,则意味着不同子样本之间的参数估计值无显著区别,因此可以用一个整体模型来表示整个数据集[^1]。反之,拒绝原假设则表明存在至少一组不同的回归关系,暗示着潜在的结构性变动。 对于更具体的实现方式,在实际操作过程中通常会将完整的数据划分为两部分,并分别构建各自的回归模型以及联合模型来进行对比分析: ```python import numpy as np from statsmodels.regression.linear_model import OLS def chow_test(data, breakpoint_index): """ Perform a basic implementation of the Chow test. Parameters: data (numpy array): The dataset with independent variables and dependent variable. Last column should be the dependent variable. breakpoint_index (int): Index indicating where to split the data into two groups. Returns: F-statistic value for the Chow test. """ X_full = data[:, :-1] y_full = data[:, -1] # Splitting datasets based on given index point X1, X2 = X_full[:breakpoint_index], X_full[breakpoint_index:] y1, y2 = y_full[:breakpoint_index], y_full[breakpoint_index:] model_combined = OLS(y_full, X_full).fit() model_1st_group = OLS(y1, X1).fit() model_2nd_group = OLS(y2, X2).fit() RSS_pooled = model_combined.ssr RSS_split = model_1st_group.ssr + model_2nd_group.ssr k = X_full.shape[1] # Number of parameters including intercept n_total = len(y_full) f_stat = ((RSS_pooled - RSS_split)/k) / (RSS_split/(n_total - 2*k)) return f_stat ``` 上述代码片段展示了一个简单的 Chown 测试函数如何计算对应的F统计量以决定是否能够否定零假说。
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