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Econometría II tema 6, Apuntes de Econometría

Asignatura: Econometría II, Profesor: , Carrera: Administración y Dirección de Empresas, Universidad: UMA

Tipo: Apuntes

2013/2014

Subido el 29/11/2014

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Tema 6: Especificación y Estimación de MRD.
6.1. Introducción.
En el tema anterior se presentó la diferencia existente entre los modelos con retardos
distribuidos finitos (MRDF) e infinitos (MRD). Recordemos, un MRDF adopta la forma general:
=
++=
q
j
tjtjt
uXY
0
βα
mientras que un MRD infinitos:
=
++=
0j
tjtjt
uXY
βα
En este tema se va a tratar, el proceso de estimación de tales modelos, ya que tienen asociadas una
serie de problemas intrínsecos a ellos. Así, por una parte, en el caso de los MRDF habrá que
determinar el número de retardos que se incluyen y cómo afrontar la posible multicolinealidad y/o
autocorrelación que pueda aparecer. Por otra parte, para los MRD infinitos habrá que implementar
estructuras sobre los parámetros que nos lleven a modelos estimables.
6.2. Modelos de retardos distribuidos finitos (MRDF)
6.2.1. MRDF sin restricciones (o no restringido).
Partiendo de la expresión vista anteriormente para el MRDF:
=
++=
q
j
tjtjt
uXY
0
,2
βα
si conocemos el valor de q, es decir si la longitud en el tiempo del retardo es conocida, la estimación
del modelo se llevaría a cabo tal como se planteó en el mencionado “Modelo de Regresión Lineal
General” en la Econometría I.
No obstante, en general, la gran dificultad consiste en conocer “q” a priori. Si truncamos
artificialmente el modelo para un determinado número de retardos sin estar avalados por un
conocimiento previo de la longitud del retardo estaríamos ante el riesgo de cometer un error de
especificación por omisión de variables relevantes (o inclusión de irrelevantes), lo que invalida
los coeficientes obtenidos por MCO, pues serían sesgados, al igual que lo sería la varianza residual (en
el caso de inclusión de variables irrelevantes los estimadores serían insesgados pero no eficientes).
Una forma de actuar en este caso es aplicar MCO a las especificaciones que resultan de
considerar recursivamente valores crecientes para el número de retardos (q=0, 1, 2, 3,…), es decir
actuaremos buscando una especificación con el número adecuado de retardos, con las dificultades
aparejadas a esto;
pararemos en el momento en que los coeficientes que obtengamos
cambien de forma substancial entre dos regresiones consecutivas
. En otros términos, cuando
se comience a observar un comportamiento errático en los valores de los parámetros.
Otro procedimiento para detectar el tamaño idóneo de “q” es probar con varios valores de
“q” y elegir el que proporcione mejores resultados tras aplicar criterios de selección de modelos,
como los criterios de selección de modelos de Akaike y Schwartz.
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¡Descarga Econometría II tema 6 y más Apuntes en PDF de Econometría solo en Docsity!

Tema 6: Especificación y Estimación de MRD.

6.1. Introducción.

En el tema anterior se presentó la diferencia existente entre los modelos con retardos

distribuidos finitos (MRDF) e infinitos (MRD). Recordemos, un MRDF adopta la forma general:

=

q

j

Yt jXt j ut

0

mientras que un MRD infinitos:

=

j 0

Yt α β jXt j ut

En este tema se va a tratar, el proceso de estimación de tales modelos, ya que tienen asociadas una

serie de problemas intrínsecos a ellos. Así, por una parte, en el caso de los MRDF habrá que

determinar el número de retardos que se incluyen y cómo afrontar la posible multicolinealidad y/o

autocorrelación que pueda aparecer. Por otra parte, para los MRD infinitos habrá que implementar

estructuras sobre los parámetros que nos lleven a modelos estimables.

6.2. Modelos de retardos distribuidos finitos (MRDF)

6.2.1. MRDF sin restricciones (o no restringido).

Partiendo de la expresión vista anteriormente para el MRDF:

=

q

j

Yt jX t j ut

0

si conocemos el valor de q, es decir si la longitud en el tiempo del retardo es conocida, la estimación

del modelo se llevaría a cabo tal como se planteó en el mencionado “Modelo de Regresión Lineal

General” en la Econometría I.

No obstante, en general, la gran dificultad consiste en conocer “q” a priori. Si truncamos

artificialmente el modelo para un determinado número de retardos sin estar avalados por un

conocimiento previo de la longitud del retardo estaríamos ante el riesgo de cometer un error de

especificación por omisión de variables relevantes (o inclusión de irrelevantes), lo que invalida

los coeficientes obtenidos por MCO, pues serían sesgados , al igual que lo sería la varianza residual (en

el caso de inclusión de variables irrelevantes los estimadores serían insesgados pero no eficientes ).

Una forma de actuar en este caso es aplicar MCO a las especificaciones que resultan de

considerar recursivamente valores crecientes para el número de retardos (q=0, 1, 2, 3,…), es decir

actuaremos buscando una especificación con el número adecuado de retardos, con las dificultades

aparejadas a esto; pararemos en el momento en que los coeficientes que obtengamos

cambien de forma substancial entre dos regresiones consecutivas. En otros términos, cuando

se comience a observar un comportamiento errático en los valores de los parámetros.

Otro procedimiento para detectar el tamaño idóneo de “ q ” es probar con varios valores de

“q” y elegir el que proporcione mejores resultados tras aplicar criterios de selección de modelos,

como los criterios de selección de modelos de Akaike y Schwartz.

Estos procedimientos si bien son muy flexibles presentan un gran inconveniente , y es

que la especificación elegida puede tener un número elevado de regresores, con lo que aumente la

correlación entre los regresores ( multicolinealidad , debida a la similitud de los valores retardados de la

variable/s entre sí ), lo que conduce a una estimación imprecisa por MCO, puesto que los errores

(desviaciones) estándar de los estimadores tienden a ser grandes (es decir el estimador por MCO en

este contexto no es eficiente) en relación con los coeficientes estimados, lo que nos llevaría (a través

de los correspondientes “t” test) a rechazar –artificialmente- la significatividad de algún/os

coeficiente/s. Igualmente es probable que la hipótesis de independencia entre los términos de

perturbación sea difícil de mantener ( habrá autocorrelación ), y análogamente los estimadores por

MCO no serán adecuados ya que, en general, no se disponen de series temporales largas, por lo que

al tener que estimar muchos parámetros con pocas observaciones dispondremos de pocos grados

de libertad (disminuyendo así la precisión de las estimaciones ).

6.2.2 MRDF con restricciones.

Las dificultades de estimar los MRDF lleva a la necesidad imponer a priori una determinada

forma temporal para los parámetros; aunque con esto tengamos que perder parte de la flexibilidad

en la estimación. El objetivo de la imposición de restricciones será por tanto minimizar todo lo

posible el número de parámetros a estimar , reduciendo de esta forma potenciales problemas de

multicolinealidad entre los regresores.

Las aplicaciones empíricas en este campo han aportado un conjunto amplio de hipótesis

acerca de las posibles formas temporales que se pueden imponer a priori a un MRDF. Vamos a

presentar las más utilizadas en la práctica, distinguiendo las que resultan de asumir que los

parámetros están afectados por un sistema de ponderaciones (suponiendo una determinada

estructura para esas ponderaciones), de las que parten de aproximar los β j mediante las ordenadas

de una función polinomial.

6.2.2.1. Ponderaciones.

Dentro de las posibles ponderaciones que se les puede asignar vamos a distinguir el retardo

aritmético y el retardo de forma de V invertida.

a) Retardo aritmético: Implica que los coeficientes decrecen de acuerdo con una progresión

aritmética. Fue Fisher (1937) el que expuso la posibilidad de que las ponderaciones siguieran este

tipo de progresión. Para obtener el valor de cada una de las ponderaciones simplemente hay que

aplicar la siguiente fórmula:

=

q

j

j

q j

q j w

0

Por ejemplo, si asumimos que q=4, las ponderaciones serían:

w 0 = w 1 = w 2 = w 3 = w 4 =

Así, el modelo a estimar sería:

=

− − − −

  • =

4

0

1 2 3 4 ; 15

i

t i

t t t t t t u con

X X X X X

Y β β

o sea el modelo a estimar es:

que los residuos presenten problemas de autocorrelación (y en general en el caso en el que las

perturbaciones sean no esféricas -como consecuencia de “problemas” en la matriz de varianzas y

covarianzas de las perturbaciones).

Es interesante subrayar que en el modelo original de retardos distribuidos finitos teníamos

q+1 parámetros a estimar y, sin embargo, en el modelo transformado siguiendo la hipótesis de

Almon sólo tenemos p+1 (siendo p<q). En otras palabras, se ha reducido el número de

parámetros a estimar (en q-p parámetros), que fue nuestro objetivo prioritario –para reducir

potenciales problemas de multicolinealidad -.

  • Determinar p y q.

Dos cuestiones inmediatas que surgen al plantear la hipótesis de Almon son: ¿Cómo

determinar el grado del polinomio, es decir cómo determinar el valor de “p”? y ¿Cómo determinar

el número de retardos, es decir como determinar el valor de “q”?. Si no se conocen esos valores

partiendo de la Teoría económica, habrá que realizar contrastes de hipótesis sobre modelos

alternativos para diferentes valores de p y q hasta alcanzar un modelo lo más satisfactorio posible.

6.3. Especificación y estimación de MRD infinitos.

En la primera parte del tema hemos analizado el caso en el que los retardos del modelo

tienen una estructura finita, es decir la influencia sobre la variable explicada de la variable o

variables explicativas no es significativa después de un determinado número (q) de períodos. Pero la

mayoría de los fenómenos económicos requieren de un supuesto menos restrictivo. Además,

incluso en el caso de que podamos asumir una estructura temporal finita para los retardos, existe

una elevada dificultad para estimar estos modelos puesto que, en general, tendremos que recurrir a

una forma polinomial, lo que implica la dificultad de determinar un valor para el orden del

polinomio y para la longitud de los retardos. Para resolver estas cuestiones en esta última parte del

tema plantearemos como alternativa los modelos cuya estructura de retardos es infinita.

En este situación, la literatura relativa a los modelos de retardos ha planteado la posibilidad

de que la sucesión de parámetros β j se aproxime por una sucesión indefinida que siga una ley de

formación conocida y que, precisamente, el conocimiento de esa ley de formación permita que la

especificación quede determinada por un número reducido de parámetros. En las dos secciones

de este epígrafe vamos a ver algunas de esas leyes de formación.

Posteriormente, en el cuarto epígrafe de este tema, se pretende dar un paso más en la

comprensión de los MRD infinitos al aportar una visión de este tipo de modelos desde la óptica de

su aplicabilidad en el contexto de los modelos de Teoría Económica. Es decir, acercaremos los

modelos de retardos distribuidos a la lógica de comportamiento de los agentes económicos.

Finalizaremos el tema presentando en el epígrafe 5 las técnicas habitualmente empleadas

para la estimación de los MRD. Con este último epígrafe daremos por concluido el análisis de

modelos dinámicos.

6.3.1. MRD infinitos: Modelo de retardo geométrico (Koyck).

Una de las leyes de formación de los retardos en un MRD infinito es la que considera que

la sucesión de coeficientes para las variables decrecen de acuerdo a una progresión geométrica. Al

modelo resultante de aplicar este tipo de suposición (transformación) se le conoce como modelo de

Koyck. Esa transformación parte de la idea de suponer que todos los β j tienen el mismo signo –

no cambian- y siguen una progresión geométrica decreciente (de razón λ ). En otras palabras,

esta hipótesis implica que a medida que el número de retardos aumenta menor es la influencia de la

variable retardada sobre la variable explicada ( Yt ). Así, partiendo de un MRD infinitos que se

expresa de forma genérica como:

Yt = α+β 0 Xt +β 1 Xt − 1 + β 2 Xt − 2 +...+ u t

El modelo de retardos geométricos se obtiene del cumplimiento de la siguiente relación:

β j = λβ j − 1 , 0 < λ< 1

En concreto el impacto (en el momento j ) también se podrá expresar como:

β λ β 0

j j =

La condición de que 0 < λ < 1 se impone para garantizar que ∑

j = 0

β j sea convergente (de

esta forma evitamos que los valores pasados de X tengan más impacto sobre Y conforme

retrocedemos en el tiempo). En otros términos la restricción sobre λ implica que la trayectoria es

monótona. En definitiva, el modelo de retardos geométrico adoptaría la expresión:

0

=

α β λ − λ

j

t j t

j Yt X u

En este modelo el multiplicador de impacto (o de corto plazo) sería β 0 , ¿pero cuánto valdría el

multiplicador total (o de largo plazo)?. Recordemos que, por definición, el multiplicador de largo

plazo resulta de la agregación de todos los multiplicadores intermedios, o lo que es lo mismo

representa la reacción total de la variable explicada ante un cambio en la variable explicativa. En

este sentido el multiplicador total será:

λ

β β λ λ −

(^20) 0

La expresión anterior sigue teniendo infinitos retardos, por lo que seguiremos sin poder

estimarla. Sin embargo mediante dos simples pasos podemos derivar una especificación que

resulta estimable. Para ello, en primer lugar, retardamos un periodo el modelo y lo multiplicamos

por λ :

=

0

1 0 1 1 j

t j t

j λ Yt λα λβ λ X λ u

y, después la restamos al modelo original:

Yt = λ( 1 −α)+β 0 XtYt − 1 + ut − λ ut − 1

con ello, se ha pasado a un modelo donde sólo hay que estimar tres parámetros α , λ y β 0 .La

recuperación del modelo original es sencilla, ya que conociendo λ y β 0 , podemos obtener

cualquier o

i

β i = λ β.

Y se supone que

QL

PL

B L = tales que:

m P ( L )= p 0 + p 1 L +...+ pm L

n Q ( L )= 1 − q 1 L −...− qn L

son dos polinomios sin raíces comunes, y además m<n, es decir el número de retardos en la

variable exógena sea menor que el de la endógena retardada..

El modelo final quedaría como:

Yt p 0 Xt p 1 Xt 1 ... pmXtm q 1 Yt 1 q 2 Yt 2 ... qnYtn Q ( L ) u t

' = α + + − + + − + − + − + + − +

que, en definitiva, es un modelo dinámico MAD(m,n) del que el modelo de Koyck es un caso

particular: MAD(0,1).

Para este modelo de Jorgenson también se pueden determinar las características dinámicas

del modelo:

a) Estabilidad, las raíces de la ecuación característica generada a partir de Q(L) deben de

estar dentro del círculo unidad.

b) Trayectoria: Si las raíces son positivas, la trayectoria es monótona; si son negativas o

complejas, la trayectoria es oscilante.

c) Multiplicador total:

Q

P

B = ,

c) Retardo medio:.

Q

Q

P

P

d) Retardo mediano: Por simulación, es decir, sumando el multiplicador de impacto e

intermedios hasta el primer periodo temporal que supere el 50% de la reacción total.

Para finalizar, hay que indicar que tanto la hipótesis de Koyck como la de Jorgenson se

fundamentan en procedimientos puramente algebraicos, siendo una de sus principales críticas que

deben de tener más fundamento económico.

6.4 Justificación en términos de teoría económica de los MRD.

Hasta ahora hemos evaluado distintos tipos de MRD sin tomar en consideración la información a

priori que puede aportar la Teoría Económica, y que puede ayudarnos a formular especificaciones

que permitan caracterizar los procesos de toma de decisiones por parte de los agentes económicos.

En esta sección vamos a centrarnos en este enfoque de planteamientos teóricos que conducen a

una especificación dinámica, analizando dos tipos de hipótesis de comportamiento: ajuste parcial

(subepígrafe 6.4.1) y expectativas adaptativas (subepígrafe 6.4.2).

6.4.1 Modelo con rigideces. Hipótesis de ajuste parcial (HAP).

Este modelo trata de recoger las rigideces de la realidad económica, provocadas por los hábitos de

los agentes. Estas rigideces provocan retardos en la reacción en la variable explicada (Yt) cuando se

producen variaciones en la explicativa (Xt), lo que genera un proceso dinámico que finaliza cuando

la reacción termina. La especificación formal del modelo es la siguiente:

Si partimos de un modelo en el que el valor de equilibrio a largo plazo de una variable Yt, que

denotaremos por

Y t es función de una serie de condiciones exógenas:

Yt =α+ β Xt + u t

El problema de este modelo es que no puede estimarse porque el valor a largo plazo

Y t es

desconocido, por este motivo se establece una hipótesis de cómo Yt converge hacia el equilibrio.

Este hipótesis es la “hipótesis de ajuste parcial”:

YtYt − 1 = −λ YtYt − ∀ < λ<

que nos indica que el ajuste de Yt periodo a periodo es proporcional a la diferencia entre el valor de

equilibrio a largo plazo y el valor de en t-1. Si se sustituye

Y t por su valor:

Yt = ( 1 −λ )α+( 1 −λ)β Xt +λ Yt − 1 +( 1 − λ) u t

En este modelo si λ = 1 significa que el valor de Yt es fijo, y si λ = 0 la convergencia hacia el

equilibrio es instantánea: Yt = Yt

La única diferencia del modelo de ajuste parcial y el de Koyck reside en el término de

perturbación, puesto que en el modelo de ajuste parcial el término de perturbación no presentará

problemas de autocorrelación si ut es ruido blanco.

En este modelo, las características dinámicas se determinan de forma similar a las del modelo de

Koyck, mención especial merece el multiplicador a largo plazo, que al interpretarse como la

reacción a largo plazo de Yt ante una cambio en Xt debería de coincidir con el β del modelo

original. Efectivamente, si recordamos en el modelo de Koyck

0

m T , en el modelo de ajuste

parcial β 0 = β( 1 − λ), luego β

m T

6.4.2 Modelo con incertidumbre. Hipótesis de expectativas adaptativas (HEA).

En el contexto de la Economía, las decisiones tomadas por los agentes económicos suelen

responder a un esquema de formación de expectativas acerca de los valores de las variables, dado el

alto grado de incertidumbre. En particular, suponemos que existe incertidumbre sobre el valor

futuro de equilibrio (largo plazo) que puede alcanzar la variable explicativa, y que seguimos la

hipótesis de expectativas adaptables.

Así, si partimos de un modelo en el que el nivel de la variable endógena Yt depende de un

valor no observado de expectativas de la exógena

e

X t (valor esperado de Xt) tendremos:

t

e

Yt =α+ β Xt + u

Al ser el valor de las expectativas un valor inobservable no podremos estimar los parámetros del

modelo, por lo que recurriremos a la hipótesis de expectativas adaptativas, que se puede formular

como:

e t t

e t

e Xt X X X

Las expectativas se revisan (actualizan) en función de las desviaciones observadas entre el valor

corriente de X (Xt) y el valor esperado en un periodo previo. Así, si el valor observado para X en el

momento t es mayor que la expectativa que se había formado respecto a ese valor en un periodo

anterior, se revisarán al alza las expectativas (

e

X t será mayor que

e

X t − 1 ). En este sentido, si η= 1

entonces implica que se está asumiendo que las expectativas acerca de la variable X no cambian en

1 er^ Caso: Si vt es AR(1): vt = φ 1 vt − 1 + ε t

El primer paso es aplicar el estimador de mínimos cuadrados en 2 etapas, para obtener

estimaciones consistentes de los parámetros del modelo:α , β 0 y λ. La aplicación del método es la

siguiente, supongamos el modelo:

Yt = α+β oXt + λ Yt − 1 + v t

que expresado en forma matricial se transforma en:

y = X β+ v

donde ,

XT Y T

X Y

X para cada una de las variables que conforman X se especifican una serie

de instrumentos que recogemos en la matriz Z, esta matriz debe cumplir dos condiciones:

0 , lim

lim

' ' = ZXT

Zv p T

p

Para cada columna de X se hace la regresión sobre las variables incluidas en Z, tras las regresiones

se calculan los valores ajustados que sustituyen a su correspondiente variable en X, y se obtiene:

^

X ,

con esta matriz, en la segunda etapa, se calcula:

MC E (^ X ' X ) X '^ y

^ 1

^ ^

2

^ −

Ejemplo:

Posteriormente se aplica el método de Cochrane-Orcutt o el método de Hatanaka. Los dos tienen

la misma base, que consiste en transformar el modelo para llegar a otro donde el término de

perturbación sea ruido blanco.

Método de Cochrane-Ocutt:

1ª Iteración:

1. Estimación de φ 1 :

A partir de los estimaciones de los parámetros mediante

MC 2 E

^

β se obtienen los residuos

MC Et

e 2 ,

y

se estima la siguiente regresión con objeto de obtener 1 :

^

MC Et MC Et t

e = φ e + ε 2 , 2 ,− 1

Ejemplo:

2. Estimación del modelo transformado (con perturbaciones que son ruido blanco):

( Y t − φ Yt − 1 )=α( 1 −φ)+β o ( Xt −φ Xt − 1 )+λ( Yt − 1 −φ Yt − 2 )+ vt − φ vt − 1

sustituyendo φ por

^

φ , y aplicando MCO se obtiene estimaciones para α , β 0 y λ.Si tras la

estimación los residuos no están autocorrelacionados nos quedamos con esas estimaciones, en caso

contrario con los nuevos residuos se vuelve a estimar φ y repetimos el proceso.

Ejemplo:

donde:

1 2

2 1 1 −−

= + − + − + + t t

t

Zt Xt λ Xt λ Xt λ X

0 (^01 ...)

γ = β X + λ X − +

t Z 2 t = λ

Los valores de Z1t y Z2t son conocidos si λ fuera conocida, y entonces se estimaría por MCO. Para

conocer el valor de λ se realiza la estimación del modelo anterior para una parrilla de posibles

valores: [-0.9, -0.8, -0.7,…0,8. 0,9], y se elige la estimación con mejor SBIC. Ejemplo: λ = 0 , 5 y

con este λ obtendríamos

^ ^

α y β.

4º Caso: Estimación de modelos ARMAX

vt es ARMA (p,q): vt^ =φ 1 vt − 1 −φ 2 vt − 2 −...^ −φ put − p +ε t −ϑ 1 ε t − 1 −...−ϑ q^ ε t − q

Este estructura puede provenir de una generalización de los modelos de tipo Jorgenson donde se ha

flexibilizado al modelo para que tenga su propia estructura:

Yt =α + p 0 Xt + p 1 Xt − 1 +... + pmXtm + q 1 Yt − 1 + q 2 Yt − 2 +...+ qnYtn +φ 1 vt − 1 +φ 2 vt − 2 +...+φ pvtpt −ϑ 1 ε t − 1 −...−ϑ q ε tq

'

A este modelo final se le denomina ARMAX(p,q).

Este tipo de modelos se estima mediante Mínimos Cuadrados No Lineales (MCNL). El estimador

de MCNL si el término de perturbación es normal tiene las mismas propiedad que los estimadores

máximo verosímiles, es decir, son consistentes, asintóticamente normales y asintóticamente

eficientes. Ej.

5º Caso: Supongamos que se desconoce la estructura de autocorrelación de vt.

En esta situación se opta por estimar el modelo mediante MC2E, y aplicar el estimador de Newey-

West que corrige la varianza de las estimaciones realizadas mediante variables instrumentales, de

esta forma tendremos estimadores consistentes y podremos verificar de forma correcta la

significación individual de los coeficientes, ya que se obtendrán t-válidas.

Ej.